Seit Jahrzehnten sind Impfstoffforscher von dem Versprechen der Boten-RNA verzaubert und frustriert. Die winzigen Schnipsel des genetischen Codes sind wichtig, um Zellen zu sagen, Proteine zu bauen, ein grundlegender Teil der menschlichen Physiologie — und der Schlüssel zur Entfesselung des Immunsystems.
Aber sie waren schwer zu zähmen, zumindest bis das Coronavirus ein globales Rennen um die Entwicklung eines Impfstoffs auslöste.Pfizer und Moderna testen nun ihre separaten Impfstoffkandidaten, die Messenger-RNA oder mRNA verwenden, um das Immunsystem dazu zu bringen, schützende Antikörper zu produzieren, ohne tatsächliche Teile des Virus zu verwenden. Wenn die experimentellen Coronavirus-Impfstoffe die Zulassung der Food and Drug Administration erhalten, werden sie die ersten zugelassenen Impfstoffe sein, die mRNA verwenden – eine Entwicklung, die nicht nur das Blatt in dieser Pandemie wenden würde, sondern auch eine völlig neue Impfstofflinie gegen eine Vielzahl von Viren freischalten könnte.
Die beiden experimentellen Impfstoffe weisen einige wesentliche Unterschiede auf, die sich wahrscheinlich darauf auswirken werden, wem sie verabreicht werden und wie sie verteilt werden. Experten sagen jedoch, dass vielversprechende frühe Ergebnisse beider Lager ein Segen für die Technologie sein könnten, die über fast drei Jahrzehnte Fortschritte gemacht hatte, aber lange Zeit als Wunschtraum angesehen wurde.“Dies war eine brandneue Plattform“, sagte Dr. Carlos del Rio, Executive Associate Dean der Emory University School of Medicine in Atlanta. „Es gab viele Leute, die skeptisch waren, dass ein mRNA-Impfstoff funktionieren würde. Wissenschaftlich macht es Sinn, aber es gibt keinen mRNA-Impfstoff, der noch zugelassen wurde.“
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Nov. 10, 202002:41
Letzte Woche veröffentlichte Pfizer vorläufige Ergebnisse, die zeigten, dass sein Impfstoffkandidat zu mehr als 90 Prozent wirksam ist, um symptomatisches Covid-19 zu verhindern. Am Montag fügte Moderna den ermutigenden Nachrichten hinzu, mit frühen Ergebnissen aus seiner Phase-3-Studie, die zeigen, dass sein experimenteller Impfstoff 94,5 Prozent wirksam bei der Vorbeugung der Krankheit ist. Solche konsistenten Ergebnisse in diesem Stadium der Studien zu sehen, ist ein gutes Zeichen, sagte del Rio.
„Das gibt mir das Gefühl, ‚gee, Pfizer war kein Zufall'“, sagte er. „Das ist echt. Das funktioniert tatsächlich.“Obwohl beruhigend, sind die Ergebnisse noch vorläufig — die vollständigen Studienergebnisse wurden noch nicht in einem Peer-Review—Journal veröffentlicht, das andere Wissenschaftler untersuchen können – und es ist noch nicht bekannt, wie lange die Impfstoffe Schutz bieten könnten oder ob sie in allen Altersgruppen und Ethnien gut abschneiden werden.
Einer der Hauptunterschiede zwischen den beiden Impfstoffkandidaten besteht darin, wie sie gelagert werden. Beide erfordern zwei Dosen, aber der Impfstoff von Pfizer muss bei Temperaturen von minus 94 Grad Fahrenheit oder kälter gelagert werden, was einige Bedenken hinsichtlich der Art und Weise, wie sie versandt und verbreitet werden könnten, aufgeworfen hat. Der Impfstoff von Moderna erfordert keine ultrakalte Lagerung und kann 30 Tage lang bei regelmäßiger Kühlung — zwischen etwa 36 und 46 Grad Fahrenheit — stabil bleiben.Diese Unterscheidung ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, wie die synthetische mRNA oder Messenger-RNA der Impfstoffe verpackt ist, so Paula Cannon, außerordentliche Professorin für Mikrobiologie an der Keck School of Medicine der University of Southern California. Für sich genommen ist mRNA ein zerbrechliches Molekül, was bedeutet, dass es mit einer schützenden, fettigen Hülle überzogen werden muss, um es stabil zu halten.
Die Kühlbedingungen könnten damit zu tun haben, wie die mRNA hergestellt und stabilisiert wurde, sagte Cannon, obwohl diese genauen Details Eigentum der Unternehmen sind.
Dr. Drew Weissman, Professor für Medizin an der Perelman School of Medicine der University of Pennsylvania, war ein früher Pionier in der mRNA-Impfstoffforschung und arbeitet jetzt mit BioNTech zusammen, einem deutschen Biotechnologieunternehmen, das eine Partnerschaft mit Pfizer eingegangen ist. Er sagte, es werde daran gearbeitet, den experimentellen Impfstoff zu verbessern — einschließlich der Verbesserung seiner Lagerungsanforderungen.
„Es gibt definitiv Verbesserungen, die bereits entwickelt werden“, sagte er.
Sowohl der Pfizer-Impfstoff als auch der Moderna-Impfstoff werden mit synthetischer Boten-RNA hergestellt. Im Gegensatz zur DNA, die genetische Informationen für jede Zelle im menschlichen Körper enthält, steuert die Boten-RNA die Proteinproduktion des Körpers viel gezielter.“Wenn ein bestimmtes Gen seine Arbeit machen muss, macht es eine Kopie von sich selbst, die Messenger-RNA genannt wird“, sagte Cannon. „Wenn DNA die große Bedienungsanleitung für die Zelle ist, dann ist Messenger-RNA wie wenn man nur eine Seite, die man braucht, fotokopiert und in die Werkstatt bringt.“
Der Pfizer-Impfstoff und der Moderna-Impfstoff verwenden synthetische mRNA, die Informationen über das charakteristische Spike-Protein des Coronavirus enthält. Die Impfstoffe wirken im Wesentlichen, indem sie Anweisungen einschleichen, die den Körper dazu bringen, eine kleine Menge des Spike-Proteins zu produzieren. Sobald das Immunsystem dieses Protein erkennt, beginnt der Körper, schützende Antikörper zu produzieren.“Diese Antikörper wirken nicht nur gegen das kleine Spike-Protein, das nach der Impfung hergestellt wurde, sondern erkennen und verhindern auch, dass das Coronavirus in unsere Zellen gelangt, wenn wir in Zukunft exponiert sind“, sagte Cannon. „Es ist wirklich ein cleverer Trick.“
Aber so elegant ein Mechanismus auch theoretisch ist, mRNA-Impfstoffe stehen seit ihrer Entwicklung in den 1990er Jahren vor echten biologischen Herausforderungen. In frühen Tierversuchen verursachten die Impfstoffe beispielsweise besorgniserregende Entzündungen.
„Das wurde zu einer der großen Fragen: Wie bekommt man das in den Körper, ohne eine Entzündungsreaktion zu erzeugen?“ sagte Norman Baylor, Präsident und CEO von Biologics Consulting und ehemaliger Direktor des FDA Office of Vaccines Research and Review.Obwohl keines der beiden Unternehmen bisher ernsthafte Sicherheitsbedenken gemeldet hat, werden die Wissenschaftler die Teilnehmer beider Studien im Laufe der Zeit weiterhin überwachen.“Es gibt immer die Sorge, wenn Sie versuchen, das Immunsystem auszutricksen — was ein Impfstoff tut —, dass Sie unbeabsichtigte Nebenwirkungen haben könnten“, sagte Cannon. „Das Immunsystem ist unglaublich kompliziert und von Mensch zu Mensch unterschiedlich.“
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Die Impfstoffe enthalten keinen Teil des Virus, sodass sich die Empfänger nicht durch die Schüsse infizieren können.
„Es sind die Anweisungen für nur einen Teil des Virus, der alleine nichts tun kann“, sagte Cannon. „Es wäre, als würde man jemandem ein Rad geben und sagen:‘Hier ist ein Auto.“Dennoch wurden mRNA-Impfstoffe noch nie weit verbreitet, was bedeutet, dass es wahrscheinlich zusätzliche Kontrollen geben wird. Und während die ersten Ergebnisse von Pfizer und Moderna die Erwartungen übertroffen haben, bleiben laut Baylor noch einige wichtige Fragen offen, darunter, wie die Impfstoffe in verschiedenen Bevölkerungsgruppen abschneiden und wie lange sie wirksam sind.“Was ich gerne sehen würde — und wir werden es erst nach einiger Zeit wissen – ist, wie lange dieser Schutz anhält“, sagte er.Wenn die guten Ergebnisse jedoch anhalten, könnte dies in naher Zukunft die Tür zu anderen mRNA-Impfstoffen öffnen, fügte Baylor hinzu.
Weissman, dessen Labor an der University of Pennsylvania vor 15 Jahren gezeigt hat, dass mRNA auf diese Weise verwendet werden kann, sagte, dass er und seine Kollegen vor der Pandemie daran gearbeitet hatten, klinische Phase-1-Studien mit mRNA-Impfstoffen gegen Herpes genitalis, Influenza, HIV und das Norovirus zu starten.Es wird angenommen, dass die Technologie hinter mRNA-Impfstoffen vielseitiger ist als herkömmliche Methoden der Impfstoffentwicklung, was bedeutet, dass sie schneller und wirtschaftlicher hergestellt werden können als andere, bei denen Bakterien oder Hefen zur Herstellung und Reinigung des Spike-Proteins des Coronavirus verwendet werden müssen.“Mit einem mRNA-Impfstoff sitzen Sie an Ihrem Computer und entwerfen, wie dieses Stück RNA aussehen wird, und dann haben Sie eine Maschine, die diese RNA relativ einfach für Sie herstellen kann“, sagte Cannon. „In gewisser Weise haben wir 2020 das Glück, dass diese sehr leistungsstarke Technologie zur Hauptsendezeit bereit war, da dies ein wirklich großer Vorteil sein könnte.”