mRNA-Impfstoffe

mRNA-Impfstoffe zur Bekämpfung der COVID-19 Pandemie

Was ist ein mRNA-Impfstoff und wie funktionieren mRNA-Impfstoffe?

mRNA-Impfstoffe basieren auf Boten-Ribonukleinsäure (mRNA) und sind eine neuartige Technologie, die die körpereigene Immunantwort stimuliert. Diese Impfstoffe enthalten Informationen aus der mRNA, darunter den „Bauplan“ oder Code eines bestimmten Virusmerkmals (Virusantigen). Anhand der Informationen kann der Körper dieses Antigen selbst produzieren: Die mRNA überträgt die Informationen für die Produktion des Antigens an unsere Zellmaschinerie, die Proteine herstellt. Zellen in unserem Körper präsentieren dann das Antigen auf ihrer Oberfläche und lösen dadurch die gewünschte spezifische Immunantwort aus. Wenn der Körper mit dem Virus in Kontakt kommt, erkennt das Immunsystem das spezifische Antigen und kann das Virus und somit die Infektion schnell und gezielt bekämpfen.

Im Fall des mRNA-Impfstoffes gegen COVID-19 erkennt der Körper und damit das Immunsystem, den Virus anhand des Spike Proteins des Coronavirus, das sich auf der Virusoberfläche befindet. mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 sind so konzipiert, dass sie unserem Körper den Code für die Produktion eines nicht infektiösen viralen Spike-Proteins bereitstellen. Damit weisen sie die Zellmaschinerie an, eine natürliche Immunantwort zu stimulieren. Diese Immunantwort wird hauptsächlich mithilfe von T-Zellen und über die Produktion neutralisierender Antikörper erreicht, mit dem Ziel, SARS-CoV-2-Infektionen sowie die zugehörige Erkrankung COVID-19 zu verhindern. Wenn eine geimpfte Person später mit SARS-CoV-2 in Kontakt kommt, erkennt das Immunsystem die Oberflächenstruktur, kann das Virus bekämpfen und eliminieren. Gegen SARS-CoV-2 gerichtete neutralisierende Antikörper zirkulieren in Ihrem Körper und binden sich dann sofort an das Virus, „neutralisieren“ es und verhindern das Eindringen des Virus in die Zelle. Auf diese Weise werden Sie vor einer Erkrankung geschützt. T-Zellen unterstützen das Immunsystem beim Bekämpfen intrazellulärer Infektionen, und sie können die infizierten Zellen auch direkt töten.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Impfstoffen enthält ein mRNA-Impfstoff somit selbst keine viralen Proteine, sondern nur die Informationen, die unsere eigenen Zellen benötigen, um ein Virusmerkmal zu produzieren, das die gewünschte Immunantwort auslöst. Durch die mRNA-Technologie wurde die Entwicklung mehrerer Impfstoffkandidaten gegen COVID-19 möglich.

Wirkungsweise von mRNA-basierten Impfstoffen

Der Impfstoff bewirkt also die Präsentation kleiner, unschädlicher Fragmente des COVID-19-Virus für die Immunzellen, sodass diese „lernen“, wie sie das Virus erkennen und angreifen können. Dies ermöglicht eine schnelle und spezifische Immunantwort bei Exposition gegenüber dem eigentlichen Virus. Dadurch wird seine Replikation und Ausbreitung im menschlichen Körper und Übertragung auf andere Personen verhindert.

Weitere Informationen zu mRNA-Impfstoffen:

Worin unterscheiden sich mRNA-Impfstoffe von „herkömmlichen“ Impfstoffen?

Wie werden herkömmliche Impfstoffe hergestellt?

Herkömmliche Impfstoffe enthalten in der Regel abgeschwächte oder inaktivierte Krankheitserreger oder Erregerproteine (Antigene), die die Immunantwort des Körpers stimulieren, der dadurch entsprechend schneller und effektiver reagieren kann, wenn er künftig dem Infektionserreger ausgesetzt ist.

Die Produktion von herkömmlichen viralen Impfstoffen in Bioreaktoren ist ein gängiges Verfahren, das jedoch langwierig und umständlich ist: Dieses Verfahren, das mehrere Monate dauern kann, umfasst mehrere Schritte wie die Vorbereitung des Saatvirus, die Fermentation, die Ernte und die Aufreinigung. Außerdem ist ein Umgang mit großen Mengen an Lebendviren erforderlich.

Wie werden mRNA-Impfstoffe hergestellt?

Bei mRNA-Impfstoffen kommt ein anderer Ansatz zu Anwendung: Sie machen sich den Prozess zunutze, bei dem die Zellen selbst Proteine aus den in der Boten-Ribonukleinsäure (mRNA) kodierten Informationen bilden. Dieser „Bauplan“ wird vom Körper übersetzt, um spezifische Proteine (Antigene) zu synthetisieren.

Ein mRNA-Impfstoff besteht aus einem mRNA-Strang, der für ein krankheitsspezifisches Protein (Antigen) kodiert. Um die Integration dieser Bauplan-mRNA in die Körperzellen zu verbessern und die Impfstoffstabilität zu erhöhen, wird die mRNA von bestimmten Fettstoffen (Lipiden) umhüllt: Lipopolyplexe aus Lipidnanopartikeln.

Sobald der mRNA-Impfstoff einer Person injiziert wird, schützen die Lipidnanopartikel die mRNA vor dem Abbau und tragen dazu bei, dass die mRNA die Zellen erreicht. In diesen Zellen werden die im mRNA-Strang enthaltenen Informationen abgelesen und das Antigen-Protein produziert, das letztlich die gewünschte Immunantwort auslöst.

Das Interesse an der mRNA-Technologie als Impfstoffplattform ist in den letzten zwei Jahrzehnten gewachsen. Ein mRNA-basierter Impfstoff ist schneller herzustellen als herkömmliche Impfstoffe, da nur der Bauplan produziert werden muss, nicht das Antigen selbst.

RNA-Impfstoffe und herkömmliche Impfstoffe

Das Herstellungsverfahren von RNA-Impfstoffen kann die Reaktion auf Ausbrüche von Infektionskrankheiten beschleunigen. Im Folgenden erfahren Sie, wodurch sich RNA-Impfstoffe von herkömmlichen Impfstoffen unterscheiden.

Herstellungsdauer

Herkömmliche Impfstoffe

Sehr aufwändiges und zeitintensives Verfahren

Die Herstellung von herkömmlichen Impfstoffen gegen Viruserkrankungen ist sehr zeitintensiv und komplex. Die Impfstoffe werden aus den jeweiligen Erregern gewonnen, die in Zellkulturen oder, im Fall von Grippeviren, in Hühnereiern gezüchtet werden – ein Verfahren, das oft mehrere Monate dauert. Dies ist ein großer Nachteil, wenn Impfstoffe gegen neuartige Viren wie SARS-CoV-2 schnell verfügbar sein müssen.

RNA-Impfstoffe

Schnelle Produktion großer Mengen möglich

RNA-Impfstoffe enthalten keine Viren, sondern nur das Erreger-Gen in Form sogenannter Messenger-RNA. Diese Messenger- oder Boten-RNA gibt den Zellen die Anweisung zur Herstellung des Antigens. Sie kann relativ einfach und schnell im Labor aus einer DNA-Sequenz des Virus hergestellt werden. Das ermöglicht die Produktion großer Mengen eines Impfstoffs innerhalb kurzer Zeit.

Biologische Sicherheit

Herkömmliche Impfstoffe

Große Virenmengen werden benötigt

Das Züchten großer Mengen lebender Viren zur Herstellung eines Impfstoffs ist mit möglichen Sicherheitsrisiken verbunden. Um zu verhindern, dass ein Virus entweicht oder Mitarbeiter beim Herstellungsprozess infiziert werden, müssen strenge Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

RNA-Impfstoffe

Keine Viren erforderlich

RNA-basierte Impfstoffe gelten allgemein als sehr sicher, da für den Herstellungsprozess keine Viren erforderlich sind. Sie werden rein synthetisch hergestellt und sind nicht infektiös. Lediglich für die Gensequenzierung werden geringe Virusmengen benötigt.

Immunantwort

Herkömmliche Impfstoffe

Das Antigen wird injiziert

Mit der Impfung wird das Virus-Antigen in den Körper injiziert. Sobald das Immunsystem das Antigen erkannt hat, werden spezifische Antikörper und Gedächtniszellen produziert, die bei einem erneuten Kontakt mit dem echten Krankheitserreger reagieren. Der Körper kann die Erkrankung abwehren – er ist immun gegen den Erreger.

RNA-Impfstoffe

Der Körper bildet das Antigen selbst

Im Fall von RNA-Impfstoffen erhält der Körper bei der Impfung lediglich die genetische Information des Virus. Die Körperzellen nutzen diese künstlich hergestellte Erbinformation, um das spezifische Antigen selbst zu produzieren. Bei einem späteren Kontakt der geimpften Person mit dem Virus, erkennt das Immunsystem das Antigen wieder und kann die Infektionskrankheit gezielt bekämpfen.

Flexibilität

Herkömmliche Impfstoffe

Individuelle Produktionsprozesse notwendig

Jeder neue Impfstoff erfordert einen maßgeschneiderten Produktionsprozess. Das umfasst komplexe Reinigungsprozesse sowie aufwändige Teststrecken. Schnell auf Virusmutationen zu reagieren, ist daher nicht wirklich möglich.

RNA-Impfstoffe

Standardisierte Prozesse vereinfachen die Produktion

Der Produktionsprozess für RNA-Impfstoffe kann standardisiert werden und muss nicht für jeden neuen Impfstoff angepasst werden. Daher kann schneller auf die Mutationen eines Erregers reagiert werden.

Das weltweite klinische Entwicklungsprogramm für einen COVID-19 mRNA-Impfstoff

Es gibt weltweite Forschungsanstrengungen zur Entwicklung von COVID-19 Impfstoffen, und verschiedene Unternehmen arbeiten hieran, darunter auch BioNTech.

BioNTech ist ein global orientiertes Immuntherapieunternehmen der nächsten Generation mit Sitz im Herzen Europas. Unser Engagement zielt darauf ab, das volle Potenzial neuartiger Therapien für Krebs und Infektionskrankheiten zu nutzen. Nach dem Ausbruch der COVID-19 Pandemie nutzten wir unser umfangreiches mRNA-Instrumentarium, um auf dem Hintergrund unserer jahrzehntelangen Erfahrung im Bereich der mRNA-Technologie und mit unserem tiefen Verständnis des Immunsystems eine beschleunigte Antwort auf die ungelösten medizinischen Anforderungen der Pandemie anzustreben.

Wir haben im Januar 2020 ein einzigartiges klinisches Entwicklungsprogramm für einen COVID-19 Impfstoff mit der Bezeichnung Project Lightspeed ins Leben gerufen. Durch Kooperationen mit unseren Partnerunternehmen Fosun Pharma und Pfizer haben wir unseren Ansatz im März 2020 global erweitert. Gemeinsam mit unseren Partnern zielt unser Engagement darauf ab, potenzielle Impfstoffe gegen COVID-19 im Einklang mit hohen ethischen Standards und fundierten wissenschaftlichen Grundsätzen zu entwickeln und zu testen. Die Sicherheit und das Wohlbefinden geimpfter Personen haben für uns hierbei stets höchste Priorität.

BioNTech entwickelte unter Verwendung mehrerer mRNA-Formate fünf verschiedene klinische COVID-19 Impfstoffkandidaten, um eine gründliche Bewertung in klinischen Studien zu ermöglichen, bevor eine endgültige Entscheidung über den optimalen Impfstoffkandidaten getroffen wird. Zwei mRNA-Impfstoffkandidaten haben sich aufgrund von Sicherheitsbewertungen und dem Erreichen der gewünschten Immunantwort als starke Kandidaten herausgestellt.

Nach eingehender Prüfung der präklinischen und klinischen Daten aus den Phase-1/2-Studien sowie in Absprache mit den weltweiten Zulassungsbehörden entschieden sich BioNTech und Pfizer, ihren führenden Impfstoffkandidaten in eine Phase-2/3-Studie zu überführen. Dieser globale Studienplan umfasst ca. 44.000 Probanden im Alter von mindestens 12 Jahren einer vielfältigen Population unter Berücksichtigung von ethnischen Minderheiten sowie Hochrisikogruppen. Die Studie wird in ca. 154 klinischen Prüfzentren auf der ganzen Welt durchgeführt, darunter in Prüfzentren in Deutschland, den USA, Argentinien, Brasilien, der Türkei und Südafrika. Die Studie ist als randomisierte, beobachterverblindete Studie mit einem Eins-zu-Eins-Verhältnis von Impfstoffkandidat zu Placebo geplant, um Daten zu Sicherheit, Immunantwort und Wirksamkeit zu erhalten, die für die behördliche Überprüfung erforderlich sind.

Am 2. Dezember 2020 erhielten BioNTech und Pfizer von der britischen Arzneimittelbehörde MHRA (Medicines & Healthcare Products Regulatory Agency) eine vorläufige Zulassung für die Notfallverwendung ihres COVID-19 mRNA-Impfstoffs. Darüber hinaus wurde am 11. Dezember 2020 eine Notfallzulassung für die USA erteilt.

“Wir haben unseren COVID-19 mRNA-Impfstoffkandidaten für die Phase-2/3-Studie ausgewählt, nachdem wir die Gesamtheit der bisher erhobenen Daten sorgfältig ausgewertet hatten. In dieser Entscheidung drückt sich unser vorrangiges Ziel aus, möglichst schnell einen sicheren, gut verträglichen und hochwirksamen Impfstoff auf den Markt zu bringen. Zugleich werden wir unsere anderen Impfstoffkandidaten als Teil eines differenzierten COVID-19-Impfstoffportfolios weiter untersuchen und auswerten.“


Prof. Dr. Ugur Sahin, Vorstandsvorsitzender

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