• Startseite
  • Wissen
  • mRNA-Verfahren durch Corona weltbekannt: Lösung auch für HIV oder MS?

mRNA als Allrounder? Wieso die Medizin ein großes Potential in dem Verfahren sieht

  • Durch die Covid-19-Pandemie ist die mRNA-Technologie weltbekannt geworden.
  • Tatsächlich wird daran schon seit mehreren Jahrzehnten geforscht – hauptsächlich in der Krebsforschung.
  • Doch das Verfahren könnte für die verschiedensten Krankheiten von HIV bis Multipler Sklerose (MS) ein Hoffnungsschimmer sein.
Anzeige
Anzeige

Mainz/Hamburg/Langen. Medizinische Umwälzungen brauchen Zeit. Meist geht ihnen jahrzehntelange Forschung voraus – mit Erfolgen und Rückschlägen, wie etwa bei der Entwicklung der Gentherapien. Auch die Nutzung von mRNA-Verfahren wurde seit Jahrzehnten erforscht, ohne dass die Öffentlichkeit davon Notiz nahm. Dann bescherte die Covid-19-Pandemie dem Ansatz vergangenes Jahr schlagartig eine beispiellose Aufmerksamkeit: Denn die in Rekordzeit entwickelten mRNA-Impfstoffe zeigten nicht nur, dass das Prinzip funktioniert. Sie führten auch viele Vorzüge der Technologie vor Augen – und locken damit finanzstarke Investoren an, die darin ein Versprechen für die Zukunft sehen. Ist das gerechtfertigt?

„Die Technologie hat ein Riesenpotenzial“, sagt Ugur Sahin, Mitgründer des Mainzer Unternehmens Biontech, dessen Covid-19-Impfstoff als weltweit erstes mRNA-Präparat für Menschen zugelassen wurde, der Deutschen Presse-Agentur. „mRNA-Verfahren haben die Tür zu einer neuen Klasse von Arzneimitteln geöffnet, die bisher ungelöste Herausforderungen in der Medizin adressieren können.“

Ugur Sahin (l) und Özlem Türeci, die Gründer des Mainzer Corona-Impfstoff-Entwicklers Biontech, stehen im Deutschen Museum in München.. © Quelle: Reinhard Krause/Deutsches Museum
Anzeige

mRNA-Präparate für Krebs bis Autoimmunerkrankungen

Mit dieser Einschätzung steht der Mediziner nicht alleine. „Der Ansatz eröffnet ein ganzes Universum an Möglichkeiten“, betont der mRNA-Pionier Ingmar Hoerr, Gründer des Tübinger Unternehmens Curevac. Etwas nüchterner äußert sich der Präsident des Paul-Ehrlich-Instituts (PEI), Klaus Cichutek: „Ich glaube, dass man mit der mRNA-Technologie einige neue Impfstoffe und Therapiemöglichkeiten entwickeln kann.“ Derzeit testen Dutzende Studien mRNA-Präparate für eine Fülle von Anwendungen – von Infektionskrankheiten über Krebs bis zu Autoimmunerkrankungen.

Worum geht es? Die Boten-Ribonukleinsäure (mRNA; messenger ribonucleic acid) übermittelt in der Zelle die Baupläne für Proteine an die Eiweißfabriken. Die Covid-19-Impfstoffe von Biontech und dem US-Unternehmen Moderna – die einzigen bisher zugelassenen mRNA-Präparate – enthalten die Codes für ein Protein auf der Hülle des Coronavirus Sars-CoV-2. Nach der Herstellung erkennt das Immunsystem dieses Eiweiß als fremd und bildet Antikörper und spezielle Abwehrzellen dagegen. So kann der Organismus im Fall einer Infektion den Erreger gezielt bekämpfen.

Vorteile der mRNA: Geringe Kosten und große Mengen

Anzeige

Die derzeitige Impfkampagne belegt eindrücklich, dass das Prinzip funktioniert. „Wir haben gelernt, dass die Vakzine erst mal sicher sind und den klassischen Impfungen mindestens gleichwertig“, sagt Niels Halama vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg.

Die Pandemie und wir Der neue Alltag mit Corona: In unserem Newsletter ordnen wir die Nachrichten der Woche, erklären die Wissenschaft und geben Tipps für das Leben in der Krise ‒ jeden Donnerstag.
Anzeige

Zudem bietet der Ansatz im Vergleich zu traditionellen Impfstoffen etliche Vorteile: mRNA lässt sich schnell, zu geringen Kosten und in großen Mengen herstellen. Elegant ist ferner, dass die mRNA den Körper dazu bringt, ein gewünschtes Protein selbst herzustellen, und dann abgebaut wird. Das hat allerdings auch einen Haken: Das Molekül wirkt nur begrenzte Zeit.

Erste Forschungsschritte vor gut 30 Jahren

Lange Zeit wurde das medizinische Potenzial des Ansatzes verkannt. Das lag vor allem daran, dass mRNA einerseits extrem schnell zerfällt und andererseits, wenn sie von außen in den Organismus gelangt, vom Immunsystem angegriffen wird. Erst nach und nach ebneten Erkenntnisse Dutzender Forscher dem Ansatz den Weg: So berichtete etwa 1990 eine Gruppe um Jon Wolff von der University of Wisconsin im Fachblatt „Science“, dass injizierte mRNA in Mäusen zur Bildung des entsprechenden Proteins führt.

Im Jahr 2000 beschrieb Hoerr, dass in Muskeln injizierte mRNA eine Immunreaktion auslöst. Noch im gleichen Jahr gründete der Tübinger Biologe das Unternehmen Curevac. Etwas später zeigten Katalin Karikó und Drew Weissman an der University of Pennsylvania, dass man mRNA durch den Austausch eines Bausteins – Pseudouridin statt Uridin – dem Zugriff des Immunsystems entziehen kann. Inzwischen arbeitet Karikó für Biontech.

mRNA im Kampf gegen den Krebs

Bei der praktischen Anwendung fokussierten sich die Pionierfirmen Curevac und Biontech zunächst auf Krebstherapien – und damit auf eine der komplexesten Herausforderungen der Medizin. „Wir haben uns für mRNA entschieden, weil wir das Potenzial gesehen haben“, sagt Biontech-Chef Sahin, selbst Krebsmediziner. „So kann man einen Impfstoff präzise für einen bestimmten Tumor maßschneidern, ihn individualisiert und schnell herstellen und einem Patienten als Behandlung verfügbar machen. Das ist mit den etablierten Technologien nicht möglich.“

Für mRNA-basierte Therapien, so betonen Experten, biete sich die Onkologie sogar noch eher an als für Infektionskrankheiten wie Covid-19, bei denen Millionen Menschen das gleiche Vakzin bekommen. „Gegen Sars-CoV-2 kann die mRNA-Impfung nicht alle ihre Stärken voll ausspielen“, sagt DKFZ-Experte Halama. „Ein großer Vorteil des Verfahrens ist, dass man für verschiedene Patienten individuelle Impfstoffe herstellen kann – und das in kurzer Zeit.“

Die personalisierte Medizin

Ziel ist die schon seit langem beschworene personalisierte Medizin, also dass jeder Patient eine speziell maßgeschneiderte Therapie enthält: So kann die präzise Charakterisierung eines individuellen Tumors dessen zentrale Veränderungen ermitteln. Die mRNA soll dann die Baupläne dieser Antigene in die Zellen tragen, so dass das Immunsystem gezielt dagegen vorgehen kann.

Anzeige

Derzeit prüfen Dutzende Studien den Nutzen des Ansatzes gegen verschiedene Tumore – von Melanomen über Lungen- , Prostata- und Brustkrebs bis hin zu Karzinomen der Bauchspeicheldrüse. „Es hat sich mehr und mehr gezeigt, dass auch Tumortypen, die für eine Immuntherapie bisher als untauglich galten, zugänglich sein können“, sagt Halama. „Aber der Beweis dafür, dass mRNA-Verfahren den traditionellen Therapien überlegen sind, steht noch aus.“

„Diese Entwicklung geht gerade erst los.“

Dirk Arnold ist Chefarzt in der Asklepios Klinik Altona

Derzeit wird die therapeutische Impfung in Studien meist als Zusatzbehandlung verabreicht, in Kombination mit etablierten Verfahren wie etwa anderen Immuntherapien oder Chemotherapie. Das liegt auch daran, dass man schwerkranken Menschen eine nachweislich wirksame Behandlung nicht vorenthalten kann.

Studien testen: Kann mRNA die Rückkehr von Tumoren verhindern?

Dirk Arnold, Chefarzt in der Asklepios Klinik Altona, testet den Ansatz demnächst im Rahmen einer internationalen Biontech-Studie gegen Darmkrebs. Diese prüft, ob eine mRNA-Impfung nach der operativen Entfernung eines Tumors dessen Rückkehr – ein Rezidiv – verhindern kann. Eingeschlossen werden Patienten, in deren Blut nach dem Eingriff noch Tumorerbgut zirkuliert, was mit einem deutlich erhöhten Rezidivrisiko einhergeht. Während die Heilungsrate bei Darmkrebspatienten ohne Tumor-DNA im Blut bei über 80 Prozent liege, sinke sie bei Patienten, deren Blut noch Tumorerbgut enthält, unter 20 Prozent, erläutert Arnold.

Bevor die Impfung in Europa und den USA getestet wird, bekommen die insgesamt gut 200 Patienten eine Chemotherapie. Anschließend erhält ein Teil von ihnen mehrere mRNA-Impfungen mit Bauplänen für Proteine, die im jeweiligen Tumor eine wichtige Rolle spielen. So soll das Immunsystem zirkulierende Krebszellen abfangen. Ob die maßgeschneiderte Therapie das Rezidivrisiko senkt, wird sich frühestens in drei Jahren zeigen. Auch weil solche Prüfungen sehr langwierig sind, liegt eine zugelassene mRNA-Therapie gegen Krebs noch in der Ferne. „Diese Entwicklung geht gerade erst los“, sagt Arnold. „Aber sobald erste ermutigende Ergebnisse kommen, wird es eine deutliche Zunahme solcher Studien geben.“

mRNA wirkte bei Mäusen mit Multipler Sklerose

Jenseits der Krebsmedizin hält Sahin eine Anwendung von mRNA bei allen Erkrankungen für denkbar, an denen das Immunsystem beteiligt ist – etwa Allergien, chronisch-entzündliche Krankheiten und auch Autoimmunerkrankungen.

Im Januar berichtete ein Team um den Immunologen im Fachjournal „Science“, dass mRNA-basierte Wirkstoffe möglicherweise bei Multipler Sklerose (MS) helfen könnten. Hier geht es nicht darum, das Immunsystem für bestimmte Proteine zu sensibilisieren, sondern im Gegenteil: Es soll körpereigene Proteine tolerieren. Bei Mäusen besserte die Impfung Entzündungsreaktionen und stoppte das Fortschreiten einer MS-ähnlichen Krankheit. Ob das Prinzip auch beim Menschen klappt, muss sich noch zeigen.

mRNA könnte bestehende Impfstoffe verbessern und neue schaffen

Klassisches Ziel von Impfstoffen ist die Vorbeugung gegen Infektionskrankheiten. Solche prophylaktischen Schutzimpfungen hält PEI-Präsident Cichutek generell für einfacher als therapeutische Impfungen gegen bestehende komplexe Erkrankungen wie Krebs. „Man muss ein protektives Antigen identifizieren, und das Immunsystem reagiert darauf im besten Fall mit einer vor der Infektionskrankheit schützenden Immunantwort“, sagt er.

Hier will Biontech durch die Vorteile der mRNA-Technologie nicht nur bereits existierende Impfstoffe etwa gegen Grippe verbessern. „Die viel spannendere Frage ist: Können wir Infektionskrankheiten verhindern, für die die Medizin bislang noch keine befriedigenden Lösungen hat?“, sagt Sahin und nennt Malaria, Tuberkulose und HIV. „Diese drei Infektionskrankheiten kosten jedes Jahr Millionen Menschen das Leben, vor allem in den ärmsten Regionen der Welt.“

Sahin: Innovationen auch ärmeren Regionen verfügbar machen

Dort bestehe ein besonders hoher medizinischer Bedarf. „Uns geht es nicht um einen kommerziellen Aspekt. Wir möchten unseren Beitrag zu einer größeren Gesundheitsgerechtigkeit leisten“, betont der Biontech-Vorstandsvorsitzende. „Wir glauben an eine Welt, in der Innovationen auch für Menschen in Regionen mit niedrigem Einkommen verfügbar sein werden. Das ist uns sehr wichtig.“ Erst kürzlich hatte das Unternehmen angekündigt, den Bau von Produktionsanlagen in Ruanda und Senegal zu prüfen.

Die Entwicklung von Impfstoffen gegen Tuberkulose und HIV ist bei Biontech noch in frühen Stadien. Eine kleine HIV-Studie mit einem Moderna-Präparat, die zunächst die Verträglichkeit prüft, läuft gerade an. Auch Malaria erwies sich in der Vergangenheit als schwierige Herausforderung. Der Erreger Plasmodium falciparum entzog sich Impfstoffen bisher hartnäckig, auch wegen seinem komplexen Lebenszyklus. Hier will Biontech bis Ende 2022 eine Studie an Menschen starten. Das ehrgeizige Ziel soll mit Hilfe internationaler Organisation wie etwa der Weltgesundheitsorganisation (WHO), dem Malaria Consortium und der Kenup Stiftung erreicht werden.

„Das Faszinierende ist, dass wir Zellen nicht genetisch verändern, sondern wir wollen sie in einen Zustand bringen, in dem sie wieder Dinge tun, die sie früher auch getan haben.“

Ugur Sahin hat für seine Forschung den Paul Ehrlich-Preis erhalten

Die „Immuningenieure“

Ob Schutz vor Infektionen, die Therapie von Tumoren oder die Besserung von Autoimmunerkrankungen: Sahin beschreibt sich und andere Immunologen als „Immuningenieure“, die mit Hilfe der mRNA die Körperabwehr regulieren wollen. „Bei dieser Art Therapie ist das Immunsystem unser Partner, mit dem wir kommunizieren“, sagt er.

Selbst jenseits des Immunsystems, so Sahin, könne man mRNA medizinisch nutzen – etwa zur Zellverjüngung nach Organschäden wie einem Herzinfarkt. „Das Faszinierende ist, dass wir Zellen nicht genetisch verändern, sondern wir wollen sie in einen Zustand bringen, in dem sie wieder Dinge tun, die sie früher auch getan haben.“ Grundvoraussetzung dafür sei allerdings das Verständnis der biologischen Zusammenhänge.

„Die Revolution ist in vollem Gange“

Die Zulassungen der Covid-19-Impfstoffe haben die Branche nun regelrecht nach vorne katapultiert. „Der Stellenwert der mRNA-Technologie ist enorm gewachsen“, beschreibt Curevac-Gründer Hoerr die Folgen. „Unzählige Firmen weltweit greifen das auf, die Revolution ist in vollem Gange.“ Der Verband Forschender Arzneimittelhersteller (vfa) nennt auf einer Liste Dutzende Projekte, darunter in Ländern wie der Türkei, Indien, Iran, Bangladesch, Thailand, Südkorea und natürlich auch China. Sahin schätzt, dass in 15 Jahren 30 Prozent aller neu zugelassenen Medikamente auf mRNA-Technik basieren könnten.

Bislang gibt es erst zwei zugelassene Arzneimittel auf mRNA-Basis – beides Impfstoffe gegen Covid-19. Für viele andere Indikationen laufen Dutzende Studien, in Deutschland waren es laut PEI-Chef Cichutek zuletzt allein in der Krebs-Immuntherapie etwa 20. Und schon wird spekuliert, ob die Entwicklung der mRNA-Technologie bei den diesjährigen Nobelpreisen honoriert werden könnte.

mRNA-Technologie bisher nur in „Version 1.0″

Doch trotz der bisherigen Erfolge sind noch viele Fragen offen: Wie transportiert man die mRNA effizient in diverse Zielzellen? Wie reguliert man die Stabilität des Moleküls im Körper, wie die Stärke und Dauer der Immunreaktion?

Krebsforscher Halama sieht die Entwicklung noch relativ am Anfang. „Die biophysikalischen Eigenschaften der mRNA können verändert werden. Die Frage ist jetzt: Was ist für ein bestimmtes Ziel optimal?“, erläutert er. „Da gibt es eine riesige Vielfalt von Möglichkeiten.“ Sahin bezeichnet den derzeitigen Stand der Technologie als „Version 1.0″ und verweist auf die rasante Entwicklung der Biowissenschaften. „Wir werden in den nächsten zwei Jahrzehnten eine ganze Reihe von Zusatzinnovationen sehen.“

RND/dpa

  • Laden Sie jetzt die RND-App herunter, aktivieren Sie Updates und wir benachrichtigen Sie laufend bei neuen Entwicklungen.

    Hier herunterladen