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Die Messenger-Ribonukleinsäure(mRNA)-Technologie basiert auf jahrzehntelanger Forschung. Es wird an einer Vielzahl von Anwendungsbereichen geforscht, wie Krebs-1 und Protein-Substitutionstherapie.2
In der COVID-19-Pandemie kam die mRNA-Technologie erstmals beim Menschen in Form von mRNA-Impfstoffen zum Einsatz.3, 4 Im Folgenden befassen wir uns damit, wie mRNA-Impfstoffe, die zur aktiven Immunisierung gegen SARS-CoV-2 angewendet werden, zur Prävention von COVID-19 beitragen.
Die ersten Zulassungen von mRNA-basierten COVID-19-Impfstoffen wurden 2021 erteilt.10 Diese Impfstoffe zielen auf das Spike-Protein des SARS-CoV-2-Virus ab und bewirken dessen Expression innerhalb menschlicher Zellen, um eine Immunantwort zu erzeugen.11
Die mRNA-Sequenzen in diesen Impfstoffen codieren die SARS-CoV-2-Spike- Proteine. Die durch die Impfung generierten SARS-CoV-2 Spike-Proteine sind so stabilisiert, dass sie dem intakten SARS-CoV-2-Virus stark ähneln. Dies wird als Präfusions-Konformation bezeichnet.12
Die mRNA-Sequenzen wurden unter Einbau von Nukleosidanaloga modifiziert13, um die Immunogenität der mRNA-Stränge zu reduzieren14, und in Lipid-Nanopartikel (LNPs) eingekapselt 12, was den Transport in die Zellen erleichtert.15
Um den gewünschten biologischen Effekt zu erzielen, müssen vier Hauptschritte durchlaufen werden:
Die mRNA wird mit einem Transportvehikel, zum Beispiel LNPs (Lipidnanopartikel), formuliert und intramuskulär verabreicht. Die LNPs werden von den Zellen am Verabreichungsort durch Endozytose aufgenommen; sobald sie sich innerhalb der Muskelzellen befinden, setzen die LNPs die mRNA in das
Zytoplasma frei.6,13
Im Zytoplasma wird die mRNA durch den Translationsapparat des Wirtes in ein Protein translatiert.6
Das neu synthetisierte Protein wird zu Protein-Antigenen verarbeitet, die an die Zelloberfläche transportiert und dort als Antigene präsentiert werden; dieser Prozess wird als Antigenpräsentation bezeichnet.6 Diese Antigene werden von den Lymphozyten erkannt, wodurch eine Immunantwort ausgelöst wird, woran Antikörper, B-Zellen und T-Zellen beteiligt sind.7
Die mRNA wird enzymatisch abgebaut oder sie zerfällt spontan nach der Proteinsynthese.8, 9 Sobald die mRNA abgebaut wurde, kann sie nicht mehr zur Bildung weiterer Proteine verwendet werden.8
Referenzen:
1. Pardi N et al. Nat Rev Drug Discov 2018;17:261–279.
2. Vavillis T et al. Pharmaceutics 2023;15:166.
3. World Economic Forum. https://www.weforum.org/agenda/2021/07/everything-you-need-to-know-about-mrna-vaccines/ (accessed June 2023).
4. Dolgin E. Nature 2021;597:318–324.
5. Chaudhary N et al. Nat Rev Drug Discov 2021;20:817–838.
6. Maruggi G et al. Mol Ther 2019;27:757–772.
7. Pollard AJ and Bijker EM. Nat Rev Immunol 2021;21:83–100.
8. Garneau NL et al. Nat Rev Mol Cell Biol 2007;8:113–126.
9. Brandhorst BP and McConkey EH. J Mol Biol 1974;85:451–463.
10. U.S. Food & Drug Administration. https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-covid-19-vaccine (accessed June 2023).
11. Chavda VP et al. Vaccines (Basel) 2023;11:507.
12. Heinz FX and Stiasny K. NPJ Vaccines 2021;6:104.
13. Dolgin E. Nature 2021;597:318–324.
14. Karikó et al. Mol Ther 2008;16:1833–1840.
15. Pardi N et al. J Exp Med 2018;215:1571–1588.
Erfahren Sie mehr über die Faktoren, welche die globale und lokale mRNA-Herstellung beeinflussen können.
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