Die Wissenschaft hinter mRNA und deren Transportvehikel

Samstag, 22. September 2023 | 6 Min.

Die Entwicklung, der Bau und schließlich der Start einer Raumfähre sind kein Kinderspiel. Es bedarf jahrelanger - oft jahrzehntelanger - akribischer Planung und Tests, um sicherzustellen, dass das Astronautenteam sicher an seinem Ziel ankommt. In diese schwierige Gesamtaufgabe fließt ein breites Spektrum an Expertise aus den unterschiedlichsten Fachdisziplinen.

Das Unternehmen Merck entwickelt jetzt natürlich nicht auch noch Raketen. Aber der Gedanke an Astronauten und Space Shuttles ist nicht weithergeholt, wenn man mit seinen Entwicklungen mRNA - oder Boten-RNA - an bestimmte Zielorte im menschlichen Körper bringen will.

Bleibt man bei diesem Bild, so ist die mRNA der Astronaut und ein Lipid-Nanopartikel (LNP) das Space Shuttle. Astronauten bleiben in Erinnerung, Raumfähren dagegen eher selten. Das Gleiche gilt für mRNA und LNP. LNPs gehören zu den Nanotransportern und, ja, das ist tatsächlich der Fachbegriff für diese winzigen Objekte, die noch kleinere Objekte transportieren.

Die Wirkweise von mRNA-Impfstoffen und -Therapien liegt in der Nachahmung normaler biologischer Prozesse. Wir tragen also im Grunde die wirksamsten Verteidigungsmittel in unserem eigenen Körper. Der Schlüssel liegt darin, sich diese intrinsische Verteidigung zunutze zu machen. Aber wie soll das gehen?

Stränge von mRNA liefern kontinuierlich detaillierte Anweisungen an winzige „Fabriken“ in den Zellen. Diese Fabriken stellen Proteine her, die alle Prozesse im menschlichen Körper antreiben. Wenn diese Anweisungen verändert, umgeleitet oder gar zerstört werden, können Funktionen in der Zelle aus dem Ruder laufen und zu Störungen und Krankheiten führen.

Wenn es den Wissenschaftlern gelingt, fehlerhafte Anweisungen zu korrigieren oder neue Anweisungen an bestimmte Zellen zu senden, dann könnten diese Fabriken Proteine herstellen, die Viren oder Krankheiten verhindern oder abwehren.

Diese maßgeschneiderten Anweisungen - d. h. die geänderten mRNA-Sequenzen - müssen nur noch den Weg zu den Proteinfabriken finden. Aber genau das, heile am richtigen Zielort anzukommen, ist keine leichte Aufgabe. So vielversprechend mRNA als Wirkstoff auch sein mag, sie ist unglaublich fragil. Niemand käme auf die Idee, einen Astronauten ohne Schutzanzug ins Weltall zu befördern. Dasselbe gilt für den Transport von mRNA durch den Blutkreislauf. Bitte einsteigen, die Fahrt mit dem Shuttle, pardon, LNP natürlich, geht los.

Wissenschaftler in aller Welt hatten bereits seit Jahren an dieser Technologie getüftelt. Der Ausbruch von COVID-19 beschleunigte von einem Tag auf den anderen diese Aktivitäten. Merck begann schon Jahrzehnte vor der Pandemie mit der Herstellung von Lipiden und erweiterte in jüngerer Zeit durch strategische Übernahmen das Spektrum auf mRNA und LNP.

mRNA hat vielversprechendes, weitreichendes Potenzial. Zahlreiche mRNA-Impfstoffe befinden sich derzeit in der Entwicklung, darunter Impfstoffe gegen das humane Immundefizienzvirus (HIV), Grippe und Malaria^.1 Und während mRNA-Impfstoffe mit dem Ausbruch von COVID-19 ins Zentrum der Aufmerksamkeit rückten, geht ihr Wirkspektrum weit über den Bereich der prophylaktischen Impfstoffe hinaus. mRNA-basierte Therapeutika bergen ein enormes Potenzial, Krankheiten wie Krebs, Herzerkrankungen, Muskeldystrophie etc. nicht nur zu behandeln, sondern zu heilen ^.2,3,4 Wenn die zelluläre Fabrik die richtigen mRNA-vermittelten Anweisungen erhält, um Ersatz für fehlende oder fehlerhafte Proteine zu produzieren, könnte sich die Lebensqualität der Patienten verbessern.

„mRNA ist nicht die Antwort auf alles, aber sie ist die Antwort auf die meisten Dinge“, sagt Dr. Aditi Mehta, Leiterin mRNA Process & Delivery bei Merck.

Merck beherbergt in seinem weltweiten Konzern ein breites Spektrum an technischem Know-how - von der frühen Grundlagenforschung bis zu den letzten Schritten vor der Auslieferung von Therapeutika. Die Teams engagieren sich bei ihrer täglichen Arbeit für die Verbesserung der Prozesse in den Laboren und Produktionsbetrieben. Sie wollen die Herstellung von mRNA und LNP optimieren, die Entwicklung kundenspezifischer Lipide beschleunigen und den Produktionsmaßstab vergrößern, um der steigenden weltweiten Nachfrage gerecht zu werden.

Lernen Sie die Menschen hinter der Wissenschaft kennen
 

Auf dem Weg zur Herstellung von maßgeschneiderten LNP bleiben zahlreiche von ihnen auf der Strecke

Vor den LNPs kommen die einzelnen Lipide

Es muss an unzähligen Stellschrauben gedreht werden, um einen Prozess zu optimieren 

Vor den mRNA-Impfstoffen und-Therapeutika in großem Maßstab kommen erst einmal sehr kleine Mengen

Vor der Beschleunigung des Prozesses von der Idee bis zum fertigen RNA-Therapeutikum oder -Impfstoff kommt die Formulierung von funktionsfähigen LNP

Unser mRNA-bezogenes Angebotsspektrum 

Mit dem Leistungsangebot unserer Millipore^® CTDMO-Services für Auftragsprüfung, -entwicklung und -herstellung bereiten wir den Weg für robuste, integrierte und konsistente Prozesse entlang der gesamten Prozesskette – von der Präklinik bis zur Marktreife. Die Kombination aus Kompetenzen, fachlicher Expertise und regulatorischem Fachwissen unterstützt unsere Kunden beim Erreichen ihrer Ziele – um mRNA-basierte Impfstoffe und Therapeutika schneller auf den Markt zu bringen und für das Leben von Patienten Entscheidendes zu bewirken.