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Revolution in der Medizin? Was mit mRNA-Impfstoffen und -Arzneien möglich wird

  • Veröffentlicht: 13.01.2021
  • 08:00 Uhr
  • Galileo
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© picture alliance /dpa-Zentralbild / Hendrik Schmidt

Die Impfstoffe von Biontech und Moderna gegen Corona sind die ersten ihrer Art. Doch mRNA könnte künftig eine entscheidende neue Arzneimittel-Klasse sein - vor allem im Kampf gegen Krebs. Was mRNA eigentlich ist und wie das Ganze funktioniert.

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Das Wichtigste zum Thema mRNA-Therapeutika

  • Seit rund 10 Jahren tüfteln Forscher auf Basis synthetisch hergestellter mRNA (Boten-Ribonukleinsäure) an Medikamenten gegen Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie seltene Krankheiten und an Impfungen gegen Infektionskrankheiten.

  • Die mRNA-Impfstoffe gegen Corona von Biontech und Moderna beruhen auf jahrelanger mRNA-Forschung und sind die besten Beispiele für den großen Nutzen dieser neuartigen Methode.

  • Bei mRNA-Therapeutika verwenden Forscher mRNA als Bauplan, um genetische Informationen an Körper-Zellen zu übermitteln. Die produzieren daraufhin Proteine mit therapeutischem Nutzen.

  • Meist handelt es sich bei den gebildeten Proteinen um Antigene, Antikörper oder Zytokine. Bei Impfstoffen sind es Viren-Antigene, also ein Stück des Virus, das eine Immunreaktion anregt.

  • Die mRNA "wirkt" nur vorübergehend im Körper, da sie abgebaut wird. Sie verändert oder schädigt das Erbgut nicht - und wird auch nicht darin eingebaut.

  • Was mRNA eigentlich ist und was sie normalerweise in deinem Körper macht, erfährst du ganz unten.

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mRNA-Impfstoffe gegen Covid-19: So funktionieren sie

mRNA-Impfstoffe basieren auf Boten-RNA - und nicht wie die gängigen Impfungen auf abgeschwächten oder inaktivierten Erregern oder deren Bruchstücken. Mehr zu den sogenannten Lebend- und Tot-Impfstoffen erfährst du hier.

Die mRNA enthält den genetischen Bauplan für ein bestimmtes Virus-Merkmal (Virus-Antigen). Beim Covid-19-Impfstoff sind dies die nicht infektiösen Spike-Proteine, die auf der Hülle der Corona-Viren sitzen.

Eine Schutzhülle aus Lipiden verhindert, dass die fragile mRNA nach der Injektion in den Körper sofort abgebaut wird. Zugleich erleichtert sie den Transfer in die anvisierten Muskel- und Immun-Zellen.

Die Körper-Zellen stellen dann anhand der Info auf der mRNA selbst die Spike-Proteine her und "platzieren" sie auf ihrer Oberfläche. Das Immunsystem erkennt sie als "fremd" und produziert schützende Antikörper sowie andere Immun-Zellen.

Kommt der Geimpfte später mit echten Viren in Kontakt, werden sie vom Immunsystem erkannt. Und die bereits vorhandenen Antikörper vernichten die Erreger sofort.

Patentfreier Corona-Impfstoff aus Afrika kommt bald

Auf der Oberfläche der Corona-Viren befinden sich kleine Proteine mit einer ganz spezifischen Form, die sogenannten Spike-Proteine. Die nutzt man bei der Herstellung von mRNA-Impfstoffen. Zuerst identifizieren Forschende die mRNA im Corona-Virus, die diese Spike-Proteine herstellt, und vervielfältigen sie dann im Labor. Im nächsten Schritt umhüllen sie die Kopien der mRNA mit Fett und impfen sie in den Oberarm-Muskel. Das Fet
Auf der Oberfläche der Corona-Viren befinden sich kleine Proteine mit einer ganz spezifischen Form, die sogenannten Spike-Proteine. Die nutzt man bei der Herstellung von mRNA-Impfstoffen. Zuerst identifizieren Forschende die mRNA im Corona-Virus, die diese Spike-Proteine herstellt, und vervielfältigen sie dann im Labor. Im nächsten Schritt umhüllen sie die Kopien der mRNA mit Fett und impfen sie in den Oberarm-Muskel. Das Fet© Galileo
… in die Körperzellen. Diese nehmen die mRNA nämlich mit dem Bauplan für die Spike-Proteine aus dem Blut auf …
… in die Körperzellen. Diese nehmen die mRNA nämlich mit dem Bauplan für die Spike-Proteine aus dem Blut auf …© Galileo
… und produzieren nach kurzer Zeit selbst Spike-Proteine. Die haben dieselbe Struktur wie Corona-Viren.
… und produzieren nach kurzer Zeit selbst Spike-Proteine. Die haben dieselbe Struktur wie Corona-Viren.© Galileo
Das Immunsystem erkennt die Spike-Proteine als "fremd" und produziert dagegen Antikörper. Zudem "merken" sich die Immun-Gedächtniszellen die Struktur der Antikörper. Die Impfung regt außerdem die Bildung von T-Zellen an, welche später das Immunsystem beim Kampf gegen die Viren unterstützen.
Das Immunsystem erkennt die Spike-Proteine als "fremd" und produziert dagegen Antikörper. Zudem "merken" sich die Immun-Gedächtniszellen die Struktur der Antikörper. Die Impfung regt außerdem die Bildung von T-Zellen an, welche später das Immunsystem beim Kampf gegen die Viren unterstützen.© Galileo
Wenn sich nun später die oder der Geimpfte mit dem echten Corona-Virus infiziert, erkennt das Immunsystem sofort die Spike-Proteine und beginnt mit der Antikörper-Produktion. Diese binden an die Viren und verhindern so, dass sie in Körperzellen eindringen können. Die T-Zellen helfen dabei, bereits infizierte Zellen zu zerstören, bevor sich die Viren darin vermehren.
Wenn sich nun später die oder der Geimpfte mit dem echten Corona-Virus infiziert, erkennt das Immunsystem sofort die Spike-Proteine und beginnt mit der Antikörper-Produktion. Diese binden an die Viren und verhindern so, dass sie in Körperzellen eindringen können. Die T-Zellen helfen dabei, bereits infizierte Zellen zu zerstören, bevor sich die Viren darin vermehren. © Galileo
Auf der Oberfläche der Corona-Viren befinden sich kleine Proteine mit einer ganz spezifischen Form, die sogenannten Spike-Proteine. Die nutzt man bei der Herstellung von mRNA-Impfstoffen. Zuerst identifizieren Forschende die mRNA im Corona-Virus, die diese Spike-Proteine herstellt, und vervielfältigen sie dann im Labor. Im nächsten Schritt umhüllen sie die Kopien der mRNA mit Fett und impfen sie in den Oberarm-Muskel. Das Fet
… in die Körperzellen. Diese nehmen die mRNA nämlich mit dem Bauplan für die Spike-Proteine aus dem Blut auf …
… und produzieren nach kurzer Zeit selbst Spike-Proteine. Die haben dieselbe Struktur wie Corona-Viren.
Das Immunsystem erkennt die Spike-Proteine als "fremd" und produziert dagegen Antikörper. Zudem "merken" sich die Immun-Gedächtniszellen die Struktur der Antikörper. Die Impfung regt außerdem die Bildung von T-Zellen an, welche später das Immunsystem beim Kampf gegen die Viren unterstützen.
Wenn sich nun später die oder der Geimpfte mit dem echten Corona-Virus infiziert, erkennt das Immunsystem sofort die Spike-Proteine und beginnt mit der Antikörper-Produktion. Diese binden an die Viren und verhindern so, dass sie in Körperzellen eindringen können. Die T-Zellen helfen dabei, bereits infizierte Zellen zu zerstören, bevor sich die Viren darin vermehren.

Die mRNA-Impfstoffe gegen Corona von Biontech und Moderna sind die ersten ihrer Art, die eine Zulassung in der EU erhalten haben. Auch AstraZeneca hat einen Covid19-Impfstoff entwickelt, der wahrscheinlich bald zugelassen wird. Es handelt sich um einen Vektor-Impfstoff auf Basis eines Schimpansen-Erkältungsvirus. Wie gut die 3 verschiedenen Impfungen schützen sowie genaue Details zu den Studien, kannst du hier nachlesen.

FAQ zu mRNA-Impfstoffen

Wie es genau mit den Nebenwirkungen der neuartigen Impfstoffe von Biontech, Moderna und AstraZeneca aussieht, erfährst du hier.

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Großer Vorteil von mRNA-Impfstoffen: die Herstellung

⏳ Die Produktion der mRNA geht schnell und ist relativ billig. Der Grund: Nur der Bauplan muss produziert werden, nicht die therapeutischen Proteine selbst - das übernimmt der Körper.

🥚 Beim neuen Ausbruch einer Infektionskrankheit können so schneller viele Impf-Dosen produziert werden als bei herkömmlichen Impfstoffen. Die meisten Impfstoffe gegen Virus-Erkrankungen werden nämlich aus Viren gewonnen, die vorher in Hühner-Eiern oder Säugetier-Zellen gezüchtet wurden - und das dauert Monate.

💻 Grundlage für den mRNA-Impfstoff ist die DNA-Aufschlüsselung des Erregers. Hier befindet sich die Information für das Virus-Antigen. Der entsprechende DNA-Abschnitt wird dann in RNA übersetzt und von Maschinen in kurzer Zeit hergestellt.

👍 Außerdem lässt sich die mRNA einfach austauschen. Das wäre beispielsweise nötig, wenn der Virus mutiert.

mRNA-Medikamente gegen Krebs

Neben Impfstoffen gegen Corona (wie und auch etwa gegen Grippe) forschen Wissenschaftler vor allem an individualisierten Immun-Therapien gegen Krebs.

Ziel: Das mit Hilfe der mRNA vom Körper produzierte Protein soll das Immunsystem anregen, damit es die Krebs-Zellen aufspürt und zerstört.

Bei der intensiven Suche nach einem Corona-Impfstoff forschten viele Institute und Pharmafirmen weltweit an einem mRNA-Impfstoff. Der Austausch untereinander war nie zuvor so groß wie während der Pandemie, ebenso die finanzielle Unterstützung.

Die Erkenntnisse und Erfolge treiben jetzt auch die Entwicklung von mRNA-Medikamenten gegen Krebs und andere Krankheiten voran.

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Galileo vom 2020-08-26

Krebsheilung durch Mäuse aus dem 3D-Drucker bald möglich?

Im Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung in München entwickelte ein Neurowissenschaftler eine Methode, eine komplette Maus mit Hilfe eines 3D-Druckers nachzubilden inklusive Knochen und Organe. Diese neue Technologie könnte ein Meilenstein in der Krebsforschung sein und zur Heilung beitragen.

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  • 09:22 Min
  • Ab 12

Biontech und Moderna: Pioniere der mRNA-Forschung

Die 2 bisher zugelassenen mRNA-Impfstoffe gegen Corona stammen vom deutschen Unternehmen Biontech und dem US-Konzern Moderna - und das ist kein Zufall.

Beide Firmen forschen seit über 10 Jahren an neuen Arzneimitteln auf Basis von mRNA. Sie konnten ihre Erfahrungen ebenso wie ihre optimal auf mRNA abgestimmte Labor-Ausstattung nutzen, um in kürzester Zeit einen Impfstoff gegen Corona zu entwickeln.

Biontech forscht normalerweise insbesondere an einer individualisierten Krebs-Immun-Therapie auf Basis von mRNA, aber auch an Mitteln gegen Infektions- und seltenen Krankheiten. Gegründet wurde das Unternehmen mit Hauptsitz in Mainz 2008 auf Grundlage langjähriger Forschung des Vorstandsvorsitzenden Uğur Şahin.

Auch Moderna (Mode-"RNA") gibt es schon seit 2010. Der Stamm-Zell-Biologe Derrick Rossi hatte zuvor eine Methode entwickelt, mit der mRNA ihren Bauplan an Körper-Zellen übermitteln kann. Heute arbeitet Moderna an mRNA-Therapeutika zur Behandlung von Krebs, Infektionskrankheiten, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und seltenen Krankheiten.

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Wieso es dich ohne mRNA nicht gäbe

🧬 Auf der doppelsträngigen DNA liegen deine 30.000 Gene, die den Bauplan für körpereigene, lebenswichtige Proteinen tragen.

🔬 Doch direkt kann dein Körper die DNA nicht in Proteine übersetzen, zuerst erstellt er eine "Abschrift" des Gens in Form von einsträngiger mRNA (Messenger-Ribonukleinsäure).

4️⃣ mRNA ist ein längliches Molekül, dass aus 4 verschiedenen Bausteinen aufgebaut ist, den sogenannten Nukleotiden. Hunderte oder tausende Nukleotide beinhaltet eine mRNA.

🔀 Die Reihenfolge der Nukleotide bestimmt, welches Protein dein Körper baut.

👉 Proteine bestehen aus einer Schnur von über 100 Aminosäuren. Immer die 3 aufeinanderfolgenden Nukleotide sagen dem Körper, welche der 20 Aminosäuren er als Nächstes einbauen muss.

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