Die mRNA-Impfstoffe der nächsten Generation, die von BioNTech-Pfizer entwickelt wurden, und der umgangssprachlich als Moderna-Impfstoff bezeichnete Impfstoff schreien nach Innovation. mRNA-Impfstoffe sind eine raffinierte Methode, um den Körper dazu zu bringen, Antikörper gegen SARS-CoV-2 zu produzieren, ohne das ganze Viruspartikel einzuschleusen, sondern nur einen Strang seines genetischen Materials (RNA). In den Wirtszellen angekommen, werden diese mRNA-Stränge in Oligopeptid-Stränge übersetzt, die dem Spike-Protein des SARS-CoV-2-Virus ähneln. Der Körper bildet Antikörper, die die Spike-Proteine zerstören und so bei der geimpften Person eine Antikörper-vermittelte Immunität erzeugen.
Was viele von uns nicht wissen, ist, dass diese mRNA-Impfstoffe auch ein großer Meilenstein auf dem Gebiet der Nanotechnologie sind. Damit mRNA-Impfstoffe effektiv wirken können, müssen die mRNA-Stränge in einem geeigneten Träger transportiert werden. Ohne einen geeigneten Träger wäre die zelluläre Aufnahme der mRNA-Stränge im Impfstoff vernachlässigbar, und das Wenige, das in die Zelle gelangt, würde rasch enzymatisch abgebaut werden. An dieser Stelle können wir die Nanotechnologen loben, die seit Jahrzehnten an der Entwicklung biokompatibler Nanoformulierungen arbeiten, um das genetische Material effizient zu verpacken und gezielt in die (menschlichen) Wirtszellen zu bringen. Die neuen mRNA-Impfstoffe sind der erste erfolgreiche Schritt zur Umsetzung des Konzepts der Nano-Wirkstofftransportsysteme. Sowohl in den Impfstoffen von Pfizer-BioNTech als auch in denen von Moderna sind die mRNA-Stränge geschützt und sorgfältig in Lipid-Nanopartikeln (LNPs) verpackt. Einzelheiten zu den LNPs, die im Impfstoff von Pfizer-BioNTech (BNT162b2) und im Moderna-Impfstoff (mRNA-1273 ) verwendet werden, wurden veröffentlicht und von den Aufsichts- und Genehmigungsbehörden als sicher für die Verwendung eingestuft.
Die Vorteile von LNP-Transportsystemen sind vielfältig. In erster Linie schützt die LNP-Verkapselung der mRNA diese vor enzymatischem Angriff und verbessert die Zellaufnahme um das bis zu 1000-fache im Vergleich zur nackten mRNA. Daher sind pro Person nur extrem kleine Dosen in der Größenordnung von 30-100 µg des Impfstoffs erforderlich. Darüber hinaus ähneln die LNPs, die die mRNA-Stränge einkapseln, den Viruspartikeln selbst und verhalten sich so, wie sich die Viruspartikel im Körper verhalten. Dies gewährleistet eine kontrollierte und gezielte Biodistribution und Freisetzung der mRNA-Stränge. LNPs sind biokompatibel und lassen sich bei Bedarf leicht funktionalisieren, und die Liste der Vorteile lässt sich beliebig fortsetzen.
BNT162b2 und mRNA-1273 sind nicht die ersten LNP-basierten Arzneimittelverabreichungssysteme, die für den menschlichen Gebrauch zugelassen wurden. Eine Liste weiterer Systeme, die zur Behandlung von Krebs und Infektionen eingesetzt werden, finden Sie hier. Darüber hinaus wird auch an der Herstellung von „SARS-CoV-2-Ködern“ auf Eisenbasis geforscht Ferritin-Nanopartikel (FNP) at Stanford University. Jeder FNP hat mehrere der SARS-CoV-2-Spike-Proteine an seiner Oberfläche. Diese enthalten keine mRNA oder ganze Viruspartikel, sondern sind lediglich biokompatible Nanopartikel mit Spike-Proteinen, die aus ihrer Oberfläche herausragen. Im Wesentlichen können sie eine Lösung zur Umgehung der logistischen und Lieferkettenanforderungen von mRNA-Impfstoffen (wie extrem niedrige Lagertemperaturen) bieten, insbesondere in Entwicklungsländern, unterentwickelten Ländern und tropischen Ländern, die derzeit Schwierigkeiten haben, eine Kühlkette für den Transport und die Lieferung von Impfstoffen zu gewährleisten. Außerdem sind FNPs leicht zu entwickeln und können so verändert werden, dass sie verschiedene Proteine auf ihrer Oberfläche enthalten. Dies könnte ein Hoffnungsschimmer im Kampf gegen die schnell mutierenden Stämme von SARS-CoV-2 sein. Diese Impfstoffe befinden sich derzeit in der präklinischen Testphase.
Es erübrigt sich zu sagen, dass die aktuellen mRNA-Impfstoffe mit Spannung erwartet werden und dazu beitragen könnten, die Welt von einer beispiellosen Gesundheitskrise, dem Covid-19, zu befreien. Die Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 demonstrieren eine wirksame, sichere, schnelle und zuverlässige globale Anwendung nicht nur der Biotechnologie und der Molekularmedizin, sondern auch der Nanotechnologie.
