Auf RNA und insbesondere auf Messenger-RNA (mRNA) basierende Medikamente zeigen, wie die Verbindung von Technologie und Biologie völlig neue Möglichkeiten schafft, die menschliche Gesundheit zu verbessern. mRNA ist ein natürlich vorkommendes Molekül. Es transportiert in den Zellen genetische Anweisungen von der DNA zum Ribosom, wo Proteine gebaut werden. Synthetische mRNA in therapeutischen Anwendungen folgt dem gleichen Prinzip: Sobald sie in die Zellen eingebracht worden ist, dient sie als zeitweiliger Bauplan für die Produktion eines bestimmten Proteins, das verschiedene Funktionen übernehmen kann, etwa eine Immunantwort auslösen, ein fehlendes Protein ersetzen oder die Zellaktivität regulieren.
Aufmerksamkeit durch Pandemie
Ins öffentliche Bewusstsein gelangte mRNA während der Coronapandemie, die Grundlagenforschung reicht jedoch mehr als 60 Jahre zurück. Die Covid-19-Impfstoffe demonstrierten, dass diese Technologie ausgereift ist: Hochwirksame Vakzinen können in beispielloser Geschwindigkeit entwickelt, hergestellt und eingesetzt werden.
Wie schnell die Forschung vorangekommen ist, lässt sich daran erkennen, dass der Impfstoff von Moderna eine rund 94-prozentige Wirksamkeit erzielt. Zum Vergleich: Der Grippeimpfstoff kommt in der Regel auf etwa 40 bis 50 Prozent. Zugleich gibt es nach wie vor zentrale Herausforderungen. So gilt es, den Schutz zu verlängern, die Verträglichkeit zu verbessern und zusätzliche Verabreichungswege zur intramuskulären Injektion zu erschließen, zum Beispiel die Inhalation.
Das Potenzial der RNA reicht weit über Infektionskrankheiten hinaus. Personalisierte Krebsimpfstoffe liefern bereits vielversprechende klinische Ergebnisse und dürften an Bedeutung gewinnen. Darüber hinaus eröffnet die Verabreichung von Nukleinsäuren neue Möglichkeiten in Bereichen wie dem Proteinersatz, Gentherapien und der zellspezifischen Modulation – vorausgesetzt, wir können die richtigen Zellen zuverlässig erreichen.
Lipidnanopartikel sind für RNA-Therapeutika von entscheidender Bedeutung. Sie sorgen für Stabilität und erleichtern die zelluläre Aufnahme. Allerdings kann eine einzige Formulierung nicht allen therapeutischen Anforderungen gerecht werden. Deshalb ist die Kombination von zweckmäßigem Design mit experimentellem Hochdurchsatz-Screening unverzichtbar. Maschinelles Lernen und andere KI-gestützte Ansätze beschleunigen den Fortschritt. Diese Tools können Lipidkombinationen und Formulierungsparameter vorschlagen, die schnellere Wege zu einer zellspezifischen Verabreichung aufzeigen und neue Designprinzipien etablieren, um die Präparate sicherer und besser verträglich zu machen.
Ebenso wichtig ist es, dass das, was wir verabreichen, und die Weise, wie wir es verabreichen, im Einklang miteinander stehen. Mikronadelsysteme bieten eine minimalinvasive Möglichkeit, RNA zu verabreichen, und versprechen einheitlichere Impfungen und eine globale Verbreitung.
Parallel dazu macht die mukosale Verabreichung rasche Fortschritte, unterstützt durch materialbasierte Strategien, die darauf abzielen, starke Immunreaktionen direkt an den Atemwegsschleimhäuten auszulösen. Beide Ansätze stellen wichtige Schritte dar, um den Zugang zu erweitern, die Patientenerfahrung zu verbessern und die Verabreichung stärker an der natürlichen Biologie von Infektionen auszurichten.
Gegen Krebs und seltene Krankheiten
Je reifer die RNA-Plattformen werden, desto stärker dürften sich Fortschritte in mehreren Bereichen abzeichnen. Die Onkologie wird weiterhin von verfeinerten personalisierten Impfstoffen und therapeutischen Kombinationen profitieren. Bei genetischen und bei seltenen Erkrankungen sind Verbesserungen durch gezielte RNA- und Gentherapie-Strategien zu erwarten, die die Leber zu passieren vermögen. Atemwegserreger könnten zunehmend durch intranasale oder pulmonale Formulierungen bekämpft werden, die eine starke Immunität der Schleimhäute aufbauen. Menschen, die von Immun- oder Entzündungserkrankungen betroffen sind, könnten von RNA-Medikamenten profitieren, die therapeutische Signale an bestimmte Zelltypen leiten.
Die Verwirklichung dieser Vision erfordert kontinuierliche technische Innovationen. Die Verabreichungssysteme müssen sich besser anpassen lassen, damit die RNA die Zielzellen mit ausreichender Wirksamkeit und Haltbarkeit erreicht und zugleich unerwünschte Arzneimittelwirkungen vermieden werden. Die Sicherheit muss weiter erhöht werden, auch wenn bestehende mRNA-Impfstoffe bereits besser abschneiden als viele herkömmliche Impfstoffe. Für eine weltweite Verbreitung braucht es robuste, skalierbare Verfahren und Formulierungen für Systeme, die ihre Eigenschaften bei Raumtemperatur oder als Trockenpulver behalten. Schließlich wird sich das Gebiet auch über Lipidnanopartikel hinaus weiterentwickeln. Polymere, Hybridsysteme und gerätebasierte Lösungen wie Mikronadeln werden Lipidnanopartikel ergänzen und so ein breiteres Instrumentarium schaffen, das auf vielfältige physiologische Probleme zugeschnitten werden kann.
Die Bedeutung des „Bump Effect“
Keiner dieser Fortschritte entsteht für sich allein. Das Ökosystem in Boston und Cambridge, das sich auf führende Universitäten, renommierte Krankenhäuser und ein dichtes Netzwerk von Unternehmen und Investoren stützt, hat maßgeblich dazu beigetragen, die grundlegenden Forschungsergebnisse schnell in zugelassene Medikamente zu übertragen. Diese Nähe fördert unerwartete Begegnungen, den Austausch von Ideen und die schnelle Bildung neuer Teams und Unternehmen – wir nennen das den „Bump Effect“. Und in einer Kultur, die akademisches Unternehmertum stärkt, finden bahnbrechende Konzepte mit bemerkenswerter Geschwindigkeit den Weg vom Labor in die Klinik.
Der aktuelle Stand der Forschung lässt sich auf diese Formel bringen: Die Verabreichung ist nach wie vor der kritische Schritt, birgt aber auch die entscheidende Chance. Indem wir immer bessere Nanopartikel, intelligentere Materialien und neue Verabreichungswege entwickeln und Ökosysteme wie das von Boston und Cambridge den Fortschritt vorantreiben, können RNA-Therapeutika den großen Sprung schaffen: vom Proof of Concept zu einer regulären Behandlungsmethode bei Infektionskrankheiten, in der Onkologie und vielen weiteren Bereichen der Medizin.
ELEMENTS-Newsletter
Erhalten Sie spannende Einblicke in die Forschung von Evonik und deren gesellschaftliche Relevanz - ganz bequem per E-Mail.