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Die Zulassung von mRNA-Impfstoffen war ein Meilenstein im Kampf gegen die Covid 19-Pandemie.

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    So wirken mRNA-Impfstoffe gegen das Coronavirus

    Millionen Menschen in Deutschland sind bereits mit den Impfstoffen von Biontech/Pfizer und Moderna geimpft. Beide Vakzine sind sogenannte mRNA-Impfstoffe. Wie wirken diese und was unterscheidet sie von anderen Impfstoffen?

    Von
    Jan-Claudius HanikaJan-Claudius Hanika
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    mRNA steht für messenger Ribonucleic acid (Ribonukleinsäure) und wird auch als Boten-RNA bezeichnet. Die mRNA-Impfstoffe nutzen zur Immunisierung keine inaktivierten oder abgeschwächten Krankheitserreger wie herkömmliche Impfstoffe, zum Beispiel gegen Grippe. Stattdessen konfrontiert der Impfstoff einige wenige Körperzellen an der Einstichstelle mit Teilen der Erbinformation des Virus, die in der mRNA gespeichert ist. Die mRNA liefert den Bauplan für ein bestimmtes Protein des Virus, das im menschlichen Körper als Antigen wirkt. Ein Antigen aktiviert das Immunsystem. Nach einer erfolgreichen Impfung ruft es dann eine schützende Immunantwort hervor. Dazu gehört unter anderem die Produktion von Antikörpern, die sich an das Antigen binden und es so unschädlich machen können.

    Herkömmliche Impfstoffe, wie sie schon länger verwendet werden, präsentieren dem Immunsystem die Antigene selbst. Das sind abgeschwächte, abgetötete oder inaktivierte Erreger oder Teile von ihnen. Nach diesem Prinzip funktioniert zum Beispiel der chinesische Coronavirus-Impfstoff von Sinovac. Bei mRNA-Impfstoffen hingegen bekommt der Körper nur die genetische Information mit dem Bauplan für das Antigen geliefert. Der Körper bildet das Antigen dann selbst. Bei einem späteren Kontakt mit dem Virus erkennt das Immunsystem dieses Antigen wieder und kann das Virus gezielt bekämpfen.

    Wie funktioniert ein mRNA-Impfstoff?

    mRNA-Impfstoffe transportieren einen Teil der Erbinformation des Virus. Im Fall von Sars-CoV-2 enthalten einige der Impfstoff-Kandidaten die genetische Information für das Spikeprotein auf der Virusoberfläche. Dieses benötigt das Coronavirus, um in die Zellen einzudringen.

    Bei der Impfstoffherstellung wird die Erbinformation mit sogenannten Lipiden (Fettstoffen) umhüllt. Das soll die Aufnahme der mRNA in den Körperzellen verbessern und die Stabilität des Impfstoffs erhöhen. Studien zufolge sind die dabei entstehenden Lipid-Nanopartikel nicht zellschädigend.

    Welche Vorteile hat das mRNA-Prinzip?

    Ein Vorteil der mRNA-Impfstoffe ist ihre einfache Struktur. Deshalb können davon innerhalb weniger Wochen viele Millionen Impfdosen produziert werden. Sie lassen sich zudem leicht an neue Varianten eines Virus anpassen.

    Der Impfstoff von Biontech/Pfizer musste allerdings zunächst bei sehr niedrigen Temperaturen (rund minus 70 Grad) transportiert und gelagert werden. Seit Mitte April 2021 darf er aber auch rund vier Wochen bei Kühlschranktemperatur gelagert werden. Das Unternehmen Moderna hatte bereits früher erklärt , dass der von ihm entwickelte Impfstoff bei Temperaturen von zwei bis acht Grad Celsius voraussichtlich 30 Tage lang stabil bleibe. In Gefrierschränken mit minus 20 Grad Celsius kann der Moderna-Impfstoff sechs Monate lang gelagert werden.

    Moderna sowie Biontech/Pfizer lagen von Anfang an bei der Covid-19-Impfstoffentwicklung vorn. Beide Firmen forschen schon lange an mRNA-Impfstoffen.

    Gibt es bereits andere mRNA-basierten Impfstoffe?

    An mRNA-Impfstoffen wird schon seit längerer Zeit geforscht, unter anderem gegen Influenza und Tollwut sowie zur Behandlung von Krebs. Außer den Covid-19-Vakzinen wurde aber bisher kein mRNA-Impfstoff für Menschen zugelassen.

    Können mRNA-Impfstoffe ins menschliche Erbgut eindringen?

    Nein. Die mRNA ist eine Abschrift eines Teils des Erbmaterials des Coronavirus. Sobald die mRNA im Inneren einer Zelle angekommen ist, lesen dort Ribosomen die in der mRNA enthaltenen Informationen ab und bauen nach diesem Bauplan aus Aminosäuren das Spike-Protein zusammen. Die mRNA selbst ist ziemlich instabil und wird schon nach kurzer Zeit wieder von der Zelle abgebaut.

    Das bedeutet: Die mRNA gelangt in die Zelle, aber nicht in den Zellkern. Dort ist das Genom (Erbgut) in Form von DNA gespeichert. Die mRNA des Impfstoffs kommt also nicht einmal in deren Nähe, hat aber zudem auch eine andere chemische Struktur als diese. Der menschliche Körper besitzt keine Enzyme, um RNA in DNA umschreiben zu können. Daher ist es ausgeschlossen, dass die mRNA in das Genom eingebaut wird.

    Außerdem ist diese Immunisierung mit mRNA-Impfstoffen begrenzt auf die Körper- beziehungsweise Muskelzellen im Bereich der Anwendung (Einstichstelle). Eine Veränderung des Erbguts durch eine mRNA-Impfung ist auch dabei nicht möglich.

    "Um in unser Erbmaterial reinzukommen, müsste es noch in den Zellkern kommen und müsste vorher noch umgeschrieben werden in eine DNA. Aber unser Körper hat nicht die Enzyme, um aus der RNA eine DNA zu machen und deshalb ist es ausgeschlossen, dass sich die RNA bei uns im Genom integriert." Leif Erik Sander, von der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie der Charité in Berlin

    Was ist der Unterschied zwischen mRNA-Impfstoffen und Vektor-Impfstoffen?

    mRNA-Impfstoffe bestehen im Wesentlichen aus dem Namensgeber mRNA, einem Teil der Erbinformation des Virus. Vektorbasierte Impfstoffe dagegen bestehen aus für den Menschen harmlosen Viren. Diese sind gentechnisch so verändert, dass sie in ihrem Genom die genetische Sequenz mit dem Bauplan für einen oder mehrere Bestandteile des Erregers enthalten. Die Vektor-Impfstoffe wie beispielsweise von Astrazeneca und Johnson & Johnson setzen dabei an der gleichen Stelle an wie die mRNA-Impfstoffe. Auch sie liefern die genetische Information mit dem Bauplan für das Spikeprotein von SARS-CoV-2, die dann vom menschlichen Körper produziert und seinem Immunsystem präsentiert werden.

    Die beiden Impfstofftechniken nutzen allerdings unterschiedliche Methoden, die genetischen Informationen in die Zellen zu transportieren. Vektor-Impfstoffe sind noch relativ neu. Es gibt aber schon zugelassene Impfstoffe, etwa gegen das Ebola-Fieber. Auch bei vektorbasierten Impfstoffen wird die Erbinformation nicht in die menschliche DNA eingebaut.

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