Der Einsatz von RNA-Impfstoffen zur Immunisierung gegen virale Infektionskrankheiten bedeutet, dass nicht wie bei Totimpfstoffen nicht mehr reproduktionsfähige Krankheitserreger bzw. deren Bruchstücke in den Organismus eingebracht werden, sondern nur eine mRNA der Antigene mit einem Hilfsstoff, der die RNA in Zellen einbringt (Transfektionsreagenz). Wenn die mRNA-transfizierten Zellen vorübergehend diese Komponente des zu bekämpfenden Virus präsentieren, lernt die Immunabwehr der Geimpften, das Antigen spezifisch zu erkennen und im Falle einer tatsächlichen Infektion auch vor dem natürlichen Erreger zu schützen. In der Folge wird der Wirt (Mensch oder Tier) immun.
Nach der Herstellung des Antigens im Zytosol der Zelle (ribosomale Proteinbiosynthese der applizierten mRNA) erfolgt zunächst Zerlegung durch proteinabbauende Enzyme (Proteasen; hier konkret durch das Proteasom) und anschließend eine Präsentation der Epitope des Antigens auf einem dafür vorgesehenen Proteinkomplex der Zelloberfläche, dem Haupthistokompatibilitätskomplex MHC I (dies erzeugt eine zelluläre Immunantwort. Auf dem MHC II hingegen erschienen nur Antigene, die duch Endozytose von außen aufgenommen worden sind; dies erzeugt eine humorale Immunantwort).[18] Wenn als Antigen ein Membranprotein verwendet wird, erfolgt zusätzlich eine Präsentation des Membranproteins auf der Zelloberfläche, wodurch Antikörper daran binden können.
Ein Problem bei der Entwicklung von RNA-Impfstoffen ist, dass die RNA über die Aktivierung der angeborenen Immunantwort eine übermäßige Immunreaktion auslösen kann.[5][25] Die Aktivierung der angeborenen Immunantwort erfolgt durch Bindung der RNA an Toll-like-Rezeptoren (darunter TLR 7[26]), RIG-I und Proteinkinase R.[27] Um eine übermäßige Immunreaktion gegen die RNA zu minimieren, sollen die mRNA-Impfstoffsequenzen diejenigen nachahmen, die von Säugetierzellen produziert werden.[28] Daneben kann eine Immunreaktion gegen die RNA durch modifizierte Nukleoside (Pseudouridin,[29] 5-Methylcytidin,[29] 2'-O-methylierte Nukleoside)[25][30][31] oder durch Codon-Optimierung und Verwendung bestimmter untranslatierter Regionen (einem Randbereich der mRNA, der nicht für das eigentliche Protein codiert)[27][32] gemindert werden, wodurch auch ein Abbau der RNA verlangsamt wird. Weiterhin können abgebrochene Transkripte und RNA-Interferenz, die zum vorzeitigen Abbau doppelsträngiger RNA führt, die Wirkdauer mindern.[5] Daher ist eine mehrstufige RNA-Reinigung notwendig.[5][33][32] Unerwünschte doppelsträngige RNA kann vergleichsweise kostengünstig durch Adsorption an Cellulose entfernt werden.[34] Bestimmte Aufreinigungstechniken etwa durch Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC) steigern die Translation.
Extrazelluläre RNA ist als prokoagulatorischer und permeabilitätsteigernder Faktor bekannt. Eine gesteigerte Permeabilität von Endothelzellen kann zu Ödemen führen, und eine Anregung der Blutgerinnung birgt die Gefahr der Thrombenbildung.[35] Die von Letzterer ausgelösten Krankheitsbilder sind unter anderem der Infarkt, der ischämische Schlaganfall,[36] die Thrombose oder in deren Folge die Lungenembolie.
Im Gegensatz zu DNA-Impfstoffen werden RNA-Impfstoffe nicht in den Zellkern transportiert und sind nicht vom Import in den Zellkern und von der Transkription abhängig.[5]
Es besteht im Gegensatz zu DNA-Impfstoffen auch keine Gefahr einer Insertion in die genomische DNA[1] oder, aufgrund der vergleichsweise kurzen biologischen Halbwertszeit von RNA,[37] eines dauerhaften Verbleibs in der Zelle.[5] Im Gegensatz zu attenuierten (aus in ihrer Wirkung abgeschwächten Erregern bestehenden) Impfstoffen kann keine Reversion (Rückmutation) zu einem Pathogen auftreten, da nur einzelne Bestandteile eines Pathogens verwendet werden.[5]
Zitat von Little Green Dragon
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