mRNA-Therapie

Stand der Forschung, Chancen & Risiken

Daniel Schmitz-Buchholz

• Publisher: Books on Demand
• Year: 2021
• Print ISBN:
  9783754329498
• eBook ISBN:
  9783754364390
• Edition: 2
• Topic: Medicine
• Subtopic: Medical Theory, Practice & Reference

Die mRNA-Therapie ist seit der Covid-19-Pandemie in aller Munde. Nach mehreren Jahrzehnten der Forschung gipfelte die Entwicklung 2020 in der Zulassung der ersten mRNA-Therapie überhaupt, den Impfstoffen der Firmen Biontech und Moderna. Dass die mRNA-Therapie spannende Ansätze zur Prophylaxe und Behandlung nicht nur von Covid-19, sondern auch von HIV, Malaria, Grippe, Multiple Sclerose, Herzinfarkten, Krebserkrankungen und vielen anderen Krankheiten mitbringt, ist bisher nur wenig bekannt. Dieses Buch wendet sich an alle, die sich für die mRNA-Therapie interessieren und erklärt anhand vieler einfacher Abbildung die Grundlagen, Chancen und Risiken der mRNA-Therapie einfach und verständlich. Im Mittelpunkt steht dabei das Verstehen der immunologischen Zusammenhänge der Therapie, der Stand der aktuellen Forschung und die bisherigen Erkenntnisse über Risiken und Nebenwirkungen der mRNA-Therapie.

Die mRNA-Therapie

In diesem Kapitel erfahren Sie konkret, welche Therapieansätze es für die mRNA-Therapie aktuell gibt. Ich stelle Ihnen zunächst jeweils die Grundlagen der Erkrankung vor, die Sie verstehen müssen, um die Wirkungsweise der mRNA-Therapie jeweils zu begreifen. Dann werfen wir einen Blick auf die konkreten Forschungen der verschiedenen Firmen, die sich im Wettlauf um die ersten mRNA-Anwendungen befinden.

mRNA-Impfungen

Die mRNA-Impfungen sind auf den ersten Blick das naheliegende Thema, denn die mRNA-Impfung ist bereits seit 2020 im weltweiten Einsatz und hat sich in der Prophylaxe der Covid-19-Infektion erfolgreich bewährt. Die meisten von uns – ich eingeschlossen – wüssten heute nichts von der mRNA-Therapie, wenn es die Corona-Pandemie nicht gegeben hätte.

Die Funktionsweise der mRNA-Impfstoffe ist zwar etwas komplexer als bei anderen mRNA-Therapien, aber das soll uns nicht davon abhalten, zuallererst einen Blick darauf und später auf die anderen Möglichkeiten der mRNA-Therapie zu werfen. Dass das Ganze ein ganz aktuelles und heißes Thema ist, erkennen Sie auch an der Entwicklung der publizierten wissenschaftlichen Artikel zu dem Thema mRNA-Impfung:

Abbildung 13: Die Anzahl der wissenschaftlichen Artikel pro Jahr zum Thema der mRNA-Impfung. Sie sehen den deutlichen Trend von 2005 bis 2021. Lange Zeit gab es nichts dazu, jetzt wird es jedes Jahr mehr. Quelle: PubMed.gov.

Das Immunsystem verstehen

Das Immunsystem ist für die Abwehr und Bekämpfung von Krankheitserregern zuständig. Der Körper ist sogar ziemlich erfolgreich darin, sich gegen Krankheiten zu wehren. Er hat über Jahrmillionen extrem gute Strategien entwickelt, eindringende Krankheitserreger ausfindig zu machen, zu identifizieren und zu bekämpfen.

Merke: Der Körper ist ziemlich gut zu erkennen, wenn etwas Fremdes und von außen eingedrungen ist.

Denn damit werden potenzielle Bedrohungen identifiziert. Denken Sie dabei an Bakterien oder Viren, die üblicherweise von außen eindringen und Infektionskrankheiten verursachen. Übrigens kommt bei der Abwehr von Krankheiten eine Vielzahl von Proteinen zum Einsatz, die von Zellen des Immunsystems eigens dafür gebildet werden. Winkt da vielleicht schon eine Einsatzmöglichkeit für die mRNA-Therapie? Wir werden sehen.

Abbildung 14: Die normale Abwehrreaktion einer Zelle des Immunsystems gegen ein Virus. Nachdem dieses eingedrungen und als fremd erkannt wurde, wird es angegriffen und versucht zu vernichten.

Merke: Es gibt Immunzellen, die als Körperabwehr arbeiten und Bedrohungen bekämpfen.

Eine weitere, ganz besondere Fähigkeit des Immunsystems ist das Gedächtnis. Das bedeutet: Das Immunsystem erkennt nicht nur Krankheitserreger, wenn sie einmal aufgetaucht sind, sondern merkt sie sich auch. Eigens dafür werden besondere Proteine/Werkzeuge produziert. Ziemlich schlau.

Trifft das Immunsystem zum ersten Mal auf einen Krankheitserreger, dann schlägt es mit allem zu, was zur Verfügung steht, ist dabei eher träge und weiß noch nicht, mit welchem Gegner es zu tun hat (siehe Abbildung 14). Aber es lernt dazu, so wie ein Boxer, der seinen Gegner studiert. Die Zellen legen sich ein spezielles Arsenal an Waffen zu, die auf den jeweiligen Erreger zugeschnitten sind, die sogenannten Antikörper. Antikörper sind Proteine. Diese agieren wie ein Schlüssel, der genau auf einen bestimmten Krankheitserreger passt.

Abbildung 15: Nach dem ersten Kontakt mit einem Erreger bildet die Immunzelle spezielle Proteine, sog. Antikörper gegen den Erreger, um ihn beim nächsten Kontakt effektiver zu bekämpfen.

Wenn der Krankheitserreger erneut auftaucht, zum Beispiel bei einer zweiten Infektion, dann hat das Immunsystem dazugelernt und kann diesen bereits bekannten Erreger – es handelt sich meistens um Bakterien oder Viren – noch schneller und härter bekämpfen. Die Antikörper funktionieren dabei wie der Schlüssel für ein Schloss: Sie besitzen eine spezialisierte Passform, die nur zu der Struktur passt, die sie erkennen sollen. Ein Antikörper ist also immer gegen eine ganz bestimmte Struktur gerichtet, zum Beispiel einen Teil der Außenhülle eines Krankheitserregers. Taucht dieser auf, bindet sich der Antikörper an die Hülle, identifiziert so den Erreger und löst eine Abwehrreaktion aus. Die Struktur, die ein Antikörper erkennt und bindet, wird Antigen genannt. Antigene sind übrigens auch meistens Proteine. Sie merken schon, dass Proteine eigentlich überall eine wichtige Rolle spielen.

Abbildung 16: Kommt das Immunsystem erneut in Kontakt mit dem Erreger, erkennen die Antikörper das Antigen auf dessen Hülle. Sie binden daran und sorgen so für eine gesteigerte Abwehrreaktion.

Das ist ziemlich ausgefuchst und bewahrt uns bei vielen Erregern vor einer zweiten oder dritten Erkrankung mit dem gleichen Virus oder Bakterium und ermöglicht auch Impfungen, wie im weiteren Verlauf ersichtlich wird.

Zwar brauchen die Immunzellen eine gewisse Zeit, um sich eine neue Bedrohung erstmal genauer anzusehen, kennenzulernen und die speziellen Antikörper gegen den Erreger und seine Antigene (also die Teile, an die ein Antikörper binden kann) zu entwickeln, aber dann können sie umso besser zuschlagen. Das bezeichnen wir meist als das Phänomen der Immunität: Jemand ist immun, wenn er sich ganz besonders gut gegen eine bestimmte Bedrohung wehren kann. Man spricht auch davon, gegen eine Krankheit immun zu sein, wenn man sie entweder schon einmal hatte oder dagegen geimpft wurde. Die dafür zuständigen Immunzellen werden auch Gedächtniszellen genannt, denn ihre Aufgabe ist es, sich frühere Erkrankungen zu merken und bei erneutem Auftauchen der Erreger eine sofortige und effektive Abwehr einzuleiten.

Merke: Die Immunität gegen einen Erreger wird über Antikörper erreicht, die speziell für diesen Erreger gebildet werden, wenn dieser das erste Mal auftaucht.

Eine Impfung funktioniert dabei ähnlich wie eine erste Konfrontation mit einem Erreger: Sie bringt die Immunzellen des Körpers in Kontakt mit dem jeweiligen Erreger oder Teilen davon. Den Gedächtnisimmunzellen des Körpers ist es dabei egal, ob sie bei dem ersten Kontakt mit einem echten Erreger konfrontiert werden oder im Rahmen einer Impfung nur mit Teilen davon. In beiden Fällen erkennen die Immunzellen die Erreger oder ihre Bestandteile als fremd, bekämpfen sie und bereiten sich auch für die Zukunft vor, falls dieser Erreger nochmal auftaucht, indem sie Antikörper gegen die Antigene des Erregers bilden. Sie schärfen gewissermaßen ihre Abwehrwaffen und produzieren Antikörper, um sie beim nächsten Mal schneller und wirkungsvoller einzusetzen. Taucht dieser Erreger nach einer Impfung oder Erkrankung auf, kann das Immunsystem so schnell und hart zuschlagen, dass es gar nicht zu einer Erkrankung kommt.

Und was hat das nun mit der mRNA-Therapie zu tun? Ganz einfach: Wir wissen, dass wir mit einer mRNA den Bauplan für ein Protein in eine Zelle einschleusen und die Zelle damit dazu bringen können, dieses Protein anzufertigen. Und wie wir schon gelernt haben, sind Antigene auch häufig Proteine!

Die mRNA-Forscher haben dabei den klugen Gedanken gehabt: Was geschieht, wenn man einen mRNA-Bauplan für einen Erreger-Antigen durch eine Injektion in die Haut oder einen Muskel in den Körper bringt? Wird dann ein Antigen hergestellt?

In Experimenten zeigte sich, dass es durch die Injektion zu einer Entzündung kommt, sich am Ort der Injektion Immunzellen sammeln und die mRNA aufnehmen. Wie wir wissen, wird dabei die mRNA in spezielle Fettbläschen verpackt. Für die Impfstoffe griffen die Forscher dabei auf einen weiteren Trick zurück: Sie verwendeten für die Fettbläschen spezielle Fettmoleküle, die im Gewebe eine Entzündung auslösen und Immunzellen anlocken. So sollte sichergestellt werden, dass die injizierte mRNA tatsächlich auch von den Immunzellen verarbeitet wird, die für die Abwehr fremder Reize zuständig sind.

Abbildung 17: Für die Verpackung der mRNA-Impfung werden bewusst entzündungsauslösende Nanopartikel verwendet.

Wir haben bereits in der Einführung gesehen, dass menschliche Zellen diese mRNA als Bauplan akzeptieren und ein Protein herstellen können. Aber würde das auch für diesen speziellen Bauplan für einen Erregerbestandteil gelten? Kann es sein, dass menschliche Zellen dann anfangen, Teile eines Krankheitserregers zu produzieren? Klingt eigentlich mehr wie aus einem Zombiefilm.

Aber tatsächlich gab es diese Experimente schon in den 1990er Jahren, und dann ist tatsächlich etwas sehr Befremdliches passiert: Menschliche Zelle haben in ihren Werkstätten ein Virusbauteil produziert und an die Umgebung abgegeben:

Abbildung 18: Eine menschliche Zelle nimmt die mRNA auf und produziert anhand der damit kodierten Information ein Virusprotein, das als Antigen das Immunsystem stimulieren soll.

Da läuft es einem doch erstmal etwas kalt den Rücken herunter … Aber was geschah dann?³

Sofort haben sich die umher schwimmenden Immunzellen, die durch die Injektion angelockt wurden, auf die frisch produzierten Virusbestandteile gestürzt!

Abbildung 19: Das produzierte Virusprotein stimuliert einen Abwehrprozess sowohl innerhalb der Zellen als auch außerhalb. Immunzellen bekämpfen die fremden Proteine.

Denn ihre Aufgabe ist, es Eindringlinge zu erkennen und als solchen haben sie das angefertigte Virusbauteil sofort identifiziert. Bisher haben die Immunzellen es ja noch nie im Körper angetroffen und müssen nun davon ausgehen, dass es sich um etwas Schädliches handelt. Im nächsten Schritt neutralisieren sie das fremde Bauteil, indem sie es zerstören. Aber nicht nur das: Sie s...

Table of contents

• Widmung
• Inhaltsverzeichnis
• Vorwort
• Grundlagen
• Die mRNA-Therapie
• Schlusswort
• Impressum