Was sind mRNA Impfstoffe?

mRNA-Impfstoffe

mRNA-Impfstoffe sind eine Gruppe von Impfstoffen, welche Messenger RNA mit genetischer Information von Antigenen enthalten. Sie werden in erster Linie für die Vorbeugung viraler oder bakterieller Infektionskrankheiten eingesetzt und für die Behandlung von Krebserkrankungen untersucht. Im Unterschied zu den klassischen Impfstoffen enthalten sie keine Proteine, sondern Nukleinsäuren. Die Antigene werden nach der Verabreichung vom Körper selbst gebildet. Das Immunsystem erkennt sie und reagiert mit der Bildung von Antikörpern.

synonym: RNA-Impfstoffe, mRNA vaccines, RNS-Impfstoffe

Produkte

mRNA-Impfstoffe befinden sich in der Entwicklungsphase, zum Beispiel beim US-amerikanischen Biotechunternehmen Moderna, das verschiedene Kandidaten auf dieser Basis entwickelt.

Covid-19-Impfstoffe wie BNT162b2 von BioNTech und Pfizer sowie mRNA-1273 von Moderna werden der Technologie im Jahr 2021 zum Durchbruch verhelfen.

Struktur und Eigenschaften

mRNA (Abkürzung für Messenger RNA) ist eine Ribonukleinsäure (RNS), die im Unterschied zur DNA einsträngig ist. Es handelt sich um Polymere von Ribonukleotiden. Die Monomere bestehen aus einem Kohlenhydrat (Zucker, Ribose), einem Phosphat und einer der folgenden Nukleinbasen:

• Adenin (A)
• Guanin (G)
• Cytosin (C)
• Uracil (U)

Wirkungen

Im Unterschied zu den klassischen Impfstoffen enthalten mRNA-Impfstoffe keine Proteine der Krankheitserreger, sondern Nukleinsäuren, welche für die Antigene kodieren. Sie werden nach der Verabreichung vom Körper selbst in den Zellen hergestellt.

Die mRNA beinhaltet die Information für die Aminosäuresequenz der Antigene. Sie kann mit der natürlichen Abfolge identisch oder modifiziert sein. Die mRNA wird in der Zelle an den Ribosomen im endoplasmatischen Retikulum zu den Proteinen translatiert.

Das dabei gebildete Antigen wird vom Immunsystem erkannt und löst eine Immunreaktion aus, die letztlich zur Bildung von Antikörpern führt, welche gegen den Krankheitserreger gerichtet sind. Kommt der Organismus in Kontakt mit dem Erreger, wird er von den Antikörpern und dem Immunsystem geschützt.

mRNA wird für die Verabreichung in grössere Partikel inkorporiert, zum Beispiel in Nanopartikel und Liposomen. Diese können gleichzeitig mehrere mRNA-Moleküle aufnehmen.

mRNA ist nicht infektiös, kann also keine Infektionskrankheiten hervorrufen. Sie lässt sich rascher entwickeln und produzieren als klassische Impfstoffe. Die Prozesse sind einfacher und lassen sich besser standardisieren. Darüber hinaus wird die mRNA nicht in das menschliche Genom integriert und im Körper von natürlich vorkommenden Ribonukleasen abgebaut.

Wirkmechanismus der mRNA-Impfstoffe, zum Vergrössern anklicken. Illustration © PharmaWiki

Anwendungsgebiete

mRNA-Impfstoffe werden in erster Linie für die Vorbeugung bakterieller und viraler Infektionskrankheiten entwickelt. Sie werden auch für die Behandlung von Krebserkrankungen und für die Elimination von Antigenen untersucht.

Dosierung

mRNA-Impfstoffe werden üblicherweise parenteral verabreicht, zum Beispiel als intramuskuläre Injektion. Weitere Applikationsarten werden untersucht.

Unerwünschte Wirkungen

Zu den möglichen unerwünschten Wirkungen liegen noch keine ausreichende Informationen vor. In klinischen Studien mit mRNA-Impfstoffen wurde sowohl über lokale Reaktionen am Verabreichungsort wie Rötungen, Schwellungen und Schmerzen als auch über systemische Beschwerden wie Gelenkschmerzen, Müdigkeit, Fieber, Kopfschmerzen und Muskelschmerzen berichtet. Auch mit allergischen Reaktionen und einer überschiessenden Immunreaktion muss gerechnet werden.

siehe auch

Impfungen, Nukleinsäuren, siRNA

Literatur

• Iavarone C., O'hagan D.T., Yu D., Delahaye N.F., Ulmer J.B. Mechanism of action of mRNA-based vaccines. Expert Rev Vaccines, 2017, 16(9), 871-881 Pubmed 
• Jackson N.A.C., Kester K.E., Casimiro D., Gurunathan S., DeRosa F. The promise of mRNA vaccines: a biotech and industrial perspective. NPJ Vaccines, 2020, 5, 11 Pubmed 
• Pardi N., Hogan M.J., Porter F.W., Weissman D. mRNA vaccines - a new era in vaccinology. Nat Rev Drug Discov, 2018, 17(4), 261-279 Pubmed 
• Wadhwa A., Aljabbari A., Lokras A., Foged C., Thakur A. Opportunities and Challenges in the Delivery of mRNA-based Vaccines. Pharmaceutics, 2020, 12(2), 102 Pubmed 
• Zhang C., Maruggi G., Shan H., Li J. Advances in mRNA Vaccines for Infectious Diseases. Front Immunol, 2019, 10, 594 Pubmed