COVID-19 Vaccine Made in Germany: Welches Potenzial steckt in RNA-Impfstoffen?

By 8. Juli 2020Allgemein

Die Entwicklung geeigneter COVID-19-Impfstoffkandidaten entpuppt sich mehr und mehr als ein Wettlauf gegen die Zeit. Unter dem Druck scheinbar weiterhin ungebremst steigender globaler Infektionszahlen, drastischer Einschränkungen des öffentlichen Lebens und einer zu kollabieren drohenden Weltwirtschaft arbeitet die forschende Medizin unter Hochdruck und auf Basis modernster biotechnologischer und biomedizinischer Strategien an der Lösung des Problems.

In Deutschland wurde inzwischen der Start einer zweiten klinischen Studie zur Testung eines RNA-Impfstoffs gegen COVID-19 vom Paul-Ehrlich-Institut (PEI) genehmigt.1,2

Mit RNA das Immunsystem gegen das SARS-CoV-2 „Spike-Protein“ sensibilisieren

Mit Stand vom 09.06.2020 vermeldete die Weltgesundheitsorganisation WHO 11 weltweit genehmigte und durchgeführte klinische Studien zur Testung präventiver Impfstoffkandidaten gegen COVID-19 beim Menschen.2 Hierzu zählen auch die beiden in Deutschland begonnenen Prüfungen von RNA-Impfstoffkandidaten, die von den Biotechnologie-Unternehmen BioNTech aus Mainz und CureVac aus Tübingen entwickelt wurden. Mit dem Ziel, eine spezifische Antikörper-Immunantwort beim Menschen auszulösen, ist das für SARS-CoV-2-Viren charakteristische und für die Aufnahme des Virus in die Wirtszelle verantwortliche „Spike“-Oberflächenprotein als erfolgsversprechendes Antigen in den Fokus der Wissenschaft gerückt. Gegenüber der Impfstoffkandidaten-Entwicklung auf Proteinbasis bietet die zukunftsträchtige Technologie zur Immunisierung auf Basis RNA-kodierter Antigene verschiedene Vorteile. Über die genetische Information zum Bau antigener Zielstrukturen in Form von ungefährlichen Erregerbestandteilen, wie dem SARS-CoV-2 Spike-Protein, lassen sich heute mit vergleichsweise überschaubaren Mitteln und Aufwand binnen kürzester Zeit komplementär RNA-Sequenzen gentechnologisch synthetisieren. Nahezu nach Belieben können hierbei Länge und Bereich des für die Impfung zu testenden Zielproteins auf Basis der kodierenden RNA-Sequenz variiert und hinsichtlich des Potenzials zur Auslösung einer zielgerichteten Immunantwort ausgewertet werden. Haben Kandidaten im Tierversuch überzeugt, kann der Test, wie nun geschehen, im Mensch beginnen. In der aktuell laufenden ersten Phase der klinischen Testung wird der RNA-Impfstoff gegen COVID-19 teilnehmenden gesunden Probanden verabreicht. Dieser wird durch Injektion, etwa durch das Spritzen in einen Muskel, dem Körper appliziert. Nachdem die RNA von umgebenden Körperzellen aufgenommen wurde, beginnen diese die genetische Information zum Bau der zu testenden antigenen Zielstruktur abzulesen und in das bei traditioneller Impfung übliche Erregerprotein umzuwandeln. Im Falle unserer COVID-19-Studien bedeutet dies, dass die tapfer teilnehmenden Probanden, selbstverständlich unter ständiger Überwachung, im Körper ungefährliche Bestandteile des SARS-CoV-2 Spike-Proteins produzieren. Schon bald werden wir erfahren, ob es gelungen ist, bei geringem Risiko für den Menschen, hierdurch eine spezifische und adäquate Immunreaktion gegen den SARS-CoV-2-Erreger auszulösen, welche das Potenzial hat, eine anhaltende Immunisierung gegenüber COVID-19 zu ermöglichen. Ist dies der Fall, kann die zweite klinische Studienphase mit dem Test an einer zunächst kleinen Anzahl COVID-19 erkrankter Patienten erfolgen. Ohne die Standards der Wissenschaft und Sicherheit zu vernachlässigen, wird dies in einem beschleunigten Verfahren durchgesetzt um die für gewöhnlich teils über mehrere Jahre andauernde klinische Studienphase, wie erhofft, kommendes Jahr abschließen zu können. Welcher Impfstoffkandidat wird sich beim Wettlauf gegen die Zeit durchsetzen? Es bleibt spannend.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten auch in der Krebsmedizin

Seit der Entdeckung genbasierter Impfstoffe zu Beginn der 1990er Jahre3,4, wurde der Ansatz den Körper seine für die Impfung benötigten Proteinantigene selbst bilden zu lassen stetig weiterentwickelt. Neben der Infektionsprophylaxe haben sich in den vergangenen Jahren insbesondere in der zielgerichteten Krebs-Immuntherapie ganz neue Möglichkeiten ergeben.5 Mit dem Ziel das Immunsystem von Krebspatienten gegen den eigenen Tumor zu sensibilisieren, lassen sich RNA-Impfstoffe zur körpereigenen Produktion charakteristischer Tumor-Oberflächenmarker einsetzen. Ein vielversprechender Ansatz, welcher Krebspatienten in nicht allzu ferner Zukunft eine personalisierte Therapie ermöglichen könnte.

RNA-Impfstoffe sicherer in der Anwendung

Für eine sichere Anwendung gilt es für alle genbasierten Impfstoffe die richtige Dosierung zu finden und die Gefahr übermäßiger Immunreaktionen bei zu großer Dosierung zu vermeiden. Da RNA permeabilitätserhöhend und gerinnungsfördernd wirkt, besteht bei übermäßiger Dosierung zudem das Risiko zur Bildung von Ödemen oder Thromben.6 Gegenüber der Verwendung anderer genbasierter Impfstoffe auf Basis von DNA oder viraler Genvektoren bieten RNA-Impfstoffe jedoch einen entscheidenden Sicherheitsvorteil. Als funktionelle Nukleinsäuren integrieren sich RNA-Moleküle nicht in die DNA-Sequenz des Wirtsgenoms, wodurch das Risiko von Mutationen und die Gefahr zur Bildung von Tumoren durch ein verändertes Erbgut nahezu ausgeschlossen wird.5

Es steckt viel Potenzial in der Anwendung von RNA-Impfstoffen. Sollte sich mit einem der aktuell in Testung befindlichen Kandidaten gegen COVID-19 eine sichere und effektive Immunisierung erzielen lassen, steht einer Intensivierung der medizinischen Anwendung und Ausweitung im Hinblick RNA-basierter Immuntherapien gar alle Türen offen.

1 Paul-Ehrlich-Institut (PEI). Erste klinische Prüfung eines COVID-19-Impfstoffs in Deutschland genehmigt. Pressemitteilung 08 / 2020 vom 22.04.2020.
2 Paul-Ehrlich-Institut (PEI). Weitere klinische Prüfung eines COVID-19-Impfstoffs in Deutschland genehmigt. Pressemitteilung 12 / 2020 vom 17.06.2020.
3 Wolff JA, et al. Direct gene transfer into mouse muscle in vivo. Science. 1990 Mar 23;247(4949 Pt 1):1465-8.
4 Zhou X, et al. Self-replicating Semliki Forest Virus RNA as Recombinant Vaccine. Vaccine. 1994 Dec;12(16):1510-4.
5 McNamara MA, et al. RNA-Based Vaccines in Cancer Immunotherapy. Review J Immunol Res. 2015;2015:794528.
6 Preissner KT. Extracellular RNA. A New Player in Blood Coagulation and Vascular Permeability. Hamostaseologie. 2007 Dec;27(5):373-7.

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