mRNA-Impfstoffe: Wie sie bei der Herstellung von Antigenen helfen

Bei den Coronavirus-Impfstoffen nutzt man die mRNA, um den Körper dazu anzuregen, Antikörper gegen SARS-CoV-2 zu bilden.

Der entscheidende Unterschied zwischen mRNA-Impfstoffen und herkömmlichen Impfstoffen ist: Die mRNA-Impfstoffe liefern den Zellen nur die Information für die Herstellung der zur Immunabwehr notwendigen Antigene. Die Zellen im Körper müssen die Antigene selbst bilden. Bei herkömmlichen Impfstoffen hingegen werden dem Immunsystem die Antigene schon präsentiert - in Form von abgeschwächten, abgetöteten oder inaktivierten Erregern oder Teilen von ihnen.

mRNA-Impfstoffe: Keine Gefahr für unser Erbgut

mRNA-Impfstoffe wie die von Biontech und Moderna verändern die DNA, Träger unserer Erbinformation, nicht.

Viele Menschen haben Angst davor, dass der mRNA-Impfstoff ihr Erbgut beeinflusst. Doch diese Angst ist unbegründet. Bei der Impfung wird zwar mRNA in Zellen gespritzt, gelangt aber nicht in den Zellkern, wo sich unser Erbgut - die DNA - befindet. Die mRNA aus dem Impfstoff kommt nicht einmal in die Nähe der DNA. Zudem hat die mRNA auch eine andere chemische Struktur als die DNA. Der menschliche Körper besitzt keine Enzyme, um RNA in DNA umschreiben zu können. Daher ist es ausgeschlossen, dass die mRNA in das Genom - unserem Erbgut - eingebaut wird. Das bestätigt auch Leif Erik Sander von der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité in Berlin.

Entwicklung von MRNA-IMPFSTOFFEN: Medizin-Nobelpreis 2023 für Katalin Karikó und Drew Weissman

An den sogenannten mRNA-Impfstoffen wird nicht erst seit der Verbreitung des Coronavirus geforscht. Die mRNA wurde schon Anfang der 1960er-Jahre entdeckt. Bis sie von den Pharmafirmen Biontech und Moderna als Impfstoff in der Corona-Pandemie eingesetzt werden konnte, war es ein langer Weg.

Biontech und die mRNA-Technologie: Erst Krebs-Forschung, dann Coronavirus-Impfstoff

Biontech-Zentrale in Mainz: Ursprünglich sollten hier mRNA-Impfstoffe gegen Krebs entstehen.

Auch der Mediziner Uğur Sahin und seine Frau, die Immunologin Özlem Türeci, haben einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der mRNA-Impfstoffe geleistet. Sie forschten ähnlich früh wie Karikó an den besonderen Impfstoffen, erwarben Patente und gründeten im Jahr 2008 das Pharmaunternehmen Biontech. Ursprünglich war das Ziel ihrer Forschung, einen Impfstoff gegen Krebs zu entwickeln.

Viele Wissenschaftler sehen aber die Forschungen von Karikó und Weissman als Schlüsselbeitrag für die Entwicklung der mRNA-Impfstoffe an. "Der wahre Gewinner ist die modifizierte RNA", wird Jake Becraft, Mitbegründer und Geschäftsführer eines an mRNA-Therapeutika forschenden Unternehmens, in einem Artikel zur Geschichte der mRNA-Vakzine zitiert, der in seiner ersten Fassung im September 2021 im Fachmagazin "nature" erschienen ist. Mit "modifizierter RNA" ist die wissenschaftliche Leistung von Karikó und Weissman gemeint. Derselben Ansicht ist auch Utz Fischer, Biochemiker an der Universität Würzburg und Spezialist auf dem Gebiet der RNA-Biologie.

mRNA-Impfstoffe: Einsatz gegen SARS-CoV-2

Mit dem Coronavirus und der Pandemie wurden die mRNA-Impfstoffe erstmals einer breiten Öffentlichkeit bekannt.

Durch die Pandemie änderte sich in Sachen mRNA-Impfstoffe alles. Was jahrelang unmöglich schien, schnell einen mRNA-Impfstoff auf den Markt zu bringen, gelang jetzt. Und es ging Schlag auf Schlag. Schon im März 2020 schloss das deutsche Unternehmen Biontech eine Partnerschaft mit dem US-Pharmakonzern Pfizer. Die klinischen Studien für den Impfstoff gegen SARS-CoV-2 wurden im Rekordtempo vorangetrieben: Von den ersten klinischen Tests am Menschen bis zur Notfallzulassung in den USA vergingen weniger als acht Monate.

Der mRNA-Impfstoff von Biontech war der erste Impfstoff gegen das Coronavirus auf dem Markt, der zuvor alle klinischen Studien durchlaufen hatte. Schon im Dezember 2020 konnten sich die ersten Menschen in Deutschland mit dem Vakzin aus Mainz impfen lassen. Anfang Januar 2021 folgte hierzulande dann auch der Impfstart mit dem mRNA-Impfstoff von Moderna.

Impfstoff-Arten: Lebendimpfstoffe, Totimpfstoffe, Vektorimpfstoffe

Neben den mRNA-Impfstoffen gibt es noch weitere Impfstofftypen, zum Beispiel Vektorimpfstoffe und Totimpfstoffe.

Neben mRNA-Impfstoffen gibt es noch andere Impfstoff-Arten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat sie folgendermaßen zusammengefasst:

Multiple Sklerose, Krebs, Allergien: Das Potenzial von mRNA-Therapien

MRNA-Impfstoffe haben erhebliches Potenzial. Sie könnten bei allen Krankheiten, die sich über das Immunsystem beeinflussen lassen, helfen.

Mit der mRNA-Technologie können - in der Theorie - Krankheiten behandelt werden, die sich über das Immunsystem beeinflussen lassen. Der wirksame Impfstoff gegen das Coronavirus hat bewiesen, dass das Prinzip funktioniert. Mit bestimmten synthetisch hergestellten Molekülen, der mRNA, kann das Immunsystem zu einer schützenden Immunreaktion angeregt werden. Auch fehlende oder defekte Proteine können mithilfe der Technologie ersetzt werden. Ein weiterer Vorteil des mRNA-Verfahrens: mRNA lässt sich schnell, zu geringen Kosten und in großen Mengen herstellen. Hier einige Beispiele für das Potenzial von mRNA-basierten Therapien.

Bei Krebs: Ähnlich wie beim Coronavirus könnte ein mRNA-Impfstoff das Immunsystem des Erkrankten zur Bekämpfung von Krebszellen anregen. Entscheidend ist, dass der im Labor hergestellte mRNA-Impfstoff die passenden Baupläne für die Zellen liefert, wodurch das Immunsystem den Tumor bekämpft. Zahlreiche Studien zu verschiedenen Krebsarten - von Brust- Prostatata-, Haut- oder Lungenkrebs - werten derzeit den Nutzen eines mRNA-Impfstoffs aus. Laut Niels Halama, Wissenschaftler am Deutschen Krebsfortschungszentrum in Heidelberg (DKFZ), sollen mRNA-Impfstoffe "als Konzept für alle Tumorerkrankungen" einsetzbar sein, wie er in einem BR-Interview betont.
Dass trotz langer Forschung noch kein mRNA-Präparat gegen Krebs auf dem Markt ist, liegt daran, dass Tumorzellen im Gegensatz zu Viren ununterbrochen mutieren. Das macht es schwer, einen passgenauen Impfstoff herzustellen. Trotzdem rechnen Wissenschaftler am DKFZ damit, dass die mRNA-Technologie zur Behandlung von Krebspatienten vor 2030 einsetzbar ist.

Bei Multiple Sklerose (MS): Bei der Autoimmunerkrankung, bei der das körpereigene Immunsystem bestimmte Proteine - genauer: die Isolierschicht der Nervenfasern - im Gehirn und Rückenmark angreift, soll der mRNA-Impfstoff das Immunsystem dazu anregen, sich wieder an bestimmte, körpereigene Proteine zu gewöhnen. Im Tierversuch zeigte sich der mRNA-Impfstoff bereits als wirksam. Die Studie dazu wurde Anfang 2021 im Fachmagazin Science veröffentlicht.

Bei Allergien: Hier bekämpft das Immunsystem bestimmte Eiweiße. Wie beim Ansatz für eine Therapie bei MS soll das Immunsystem lernen, die allergieauslösenden Proteine zu tolerieren, zum Beispiel bei einer Pollenallergie.

Neben Impfstoffen gegen Viren, Bakterien und Krebs könnte die mRNA-Technik sogar dafür eingesetzt werden, um Organe und Gewebe zu "reparieren" - und somit zum Beispiel die Hautalterung aufzuhalten, sagt Steve Pascolo, einer der mRNA-Pioniere und Mibegründer des Pharmaunternehmens CureVac, über das Potzenzial der mRNA-Technologie.

Mehr Wissen: Sendungen zu mRNA-Impfstoffen und der Grundlagenforschung zur mRNA-Technologie