28.06.2021 - SAPhW verleiht Reichstein Medaille an Katalin Karikó

Die Schweizer Akademie der Pharmazeutischen Wissenschaften (SAPhW) verleiht ihre höchste Auszeichnung, die Reichstein-Medaille, an Frau Prof. Karikó für ihre Verdienste um die Entwicklung der mRNA-Technologie.

Lange wurde diese Technologie für die Arznei- und Impfstoffentwicklung als nicht geeignet angesehen. Es ist der unermüdlichen Arbeit von Pionieren wie Frau Prof. Karikó, gegen grosse Widerstände und mit Hartnäckigkeit durchgeführt, zu verdanken, dass pandemische mRNA-Impfstoffe heute Realität geworden sind.

Katalin Karikó ist seit 2019 Senior Vice President bei BioNTech RNA Pharmaceuticals, wo sie das mRNA-basierte Proteinersatzprogramm leitet. Sie ist außerdem Adjunct Associate Professor an der University of Pennsylvania (USA), wo sie 24 Jahre lang tätig war. Sie promovierte 1982 in Biochemie an der Universität von Szeged, Ungarn.

Seit vier Jahrzehnten konzentriert sich ihre Forschung auf RNA-vermittelte Mechanismen mit dem ultimativen Ziel, in vitro-transkribierte mRNA für die Proteintherapie zu entwickeln. Sie untersuchte die RNA-vermittelte Immunaktivierung und entdeckte mit, dass Nukleosidmodifikationen die Immunogenität von RNA unterdrücken, was die therapeutischen Möglichkeiten von mRNA erweiterte. Sie ist Miterfinderin von mRNA-bezogenen Patenten für die Anwendung von nicht-immunogener, nukleosid-modifizierter RNA.

Ihr Patent auf nukleosid-modifizierte Uridine wird zur Herstellung der Anti-SARS-CoV-2 mRNA-Impfstoffe BNT162b2 und mRNA-1273 von BioNTech/Pfizer und Moderna/NIH verwendet.

Die Überreichung der Reichstein-Medaille ist für den 6. September 2021 im Haus der Universität zu Bern vorgesehen.


Informationen zu mRNA-Impfstoffen im Text unten und auf vaccinarn.ch (auf Französisch)

Die Bedeutung von mRNA-Impfstoffen in der SARS-CoV-2 Pandemie

Die WHO hat Impfstoffe als "die Innovation in der Geschichte der Medizin" bezeichnet, "welche die meisten Leben rettet".1 Als integraler Bestandteil der modernen Gesundheitsversorgung haben Impfstoffe die Gesellschaft grundlegend verändert, indem sie z.B. Pockeninfektionen eliminiert und einige der gefürchtetsten Krankheiten wie Poliomyelitis, Röteln und Masern fast ausgerottet haben.

In der Vergangenheit wurden in der Impfstofftechnologie abgeschwächte lebende Erreger (z. B. Polio, Influenza), inaktivierte ganze (z. B. Cholera, Typhus) oder gespaltene Pathogene (z. B. Influenza, Hepatitis B) verwendet, die durch Hitze, Chemikalien oder Strahlung deaktiviert wurden.2

In jüngster Zeit wurde eine neue Impfstofftechnologie entwickelt, die ein hohes Maß an Sicherheit und Wirksamkeit verspricht.3,4 Diese neuen Impfstoffe verwenden die genetische Information eines Antigens in Form von Boten-RNA (mRNA) anstelle von lebenden oder abgeschwächten Krankheitserregern. mRNA ist ein Makromolekül, das aus Nukleinsäuren besteht und den genetischen Code für den Aufbau von Proteinen von der DNA im Zellkern auf die Ribosomen überträgt. Bei Kenntnis des genetischen Codes eines bestimmten Antigens und unter Verwendung modernster Technologie kann synthetische mRNA so hergestellt werden, dass sie für jedes gewünschte Protein kodiert. mRNA, die für diese Proteine kodiert, kann dann synthetisiert werden und innerhalb kürzester Zeit in klinischen Studien getestet werden.5

Nach dem Einschleusen in die Immunzellen des zu Impfenden nutzt die mRNA die bereits vorhandene zelluläre Maschinerie des Wirts, um den genetischen Code in eine große Anzahl von Fremdproteinen zu übersetzen.4 Diese Proteine werden von sogenannten Antigen-präsentierenden Zellen (APC) prozessiert und antigene Peptidsequenzen auf ihrer Oberfläche den T-Lymphozyten präsentiert. Sukzessive wird eine Immunantwort ausgelöst, und der Wirt entwickelt ein Immungedächtnis gegen den Erreger in Form von spezifischen antikörperproduzierenden B-Zellen und T-Gedächtniszellen.4 Somit hat ein mRNA-Impfstoff das Potenzial, eine schützende Immunantwort auszulösen, ohne dass das Risiko einer Erkrankung besteht.

"Nackte" mRNA ist ein intrinsisch instabiles Molekül, das außerdem schnell von extrazellulären Enzymen abgebaut wird. Beide Faktoren bedeuten, dass sie mit großer Wahrscheinlichkeit zerstört wird, bevor sie ihr Ziel erreicht.3,4 Um das Problem des mRNA-Transports zu lösen, verwenden mRNA- Impfstoffe kationische Lipid-Nanopartikel (LNPs, nanoskalige Strukturen, die den biologischen Membranen, die unsere Zellen umgeben, stark ähneln), um die mRNA-Stränge einzukapseln und ein Partikel in Virusgröße zu bilden.4 Kationische LNPs wurden ausgewählt, weil sie die Stabilität der mRNA verbessern, verhindern, dass sie abgebaut wird, bevor sie in die Zellen gelangt, und außerdem eine aktive Rolle dabei spielen, dass die mRNA zu den Ribosomen im Zytosol der Zielzellen gelangt.3,4 Sobald die LNPs die mRNA in das Zytosol freigesetzt haben, kann die zelluläre Protein-Biosynthese-Maschinerie damit beginnen, antigene Proteine zu erzeugen, die mit denen des SARS-CoV-2-Virus identisch sind.3,4

Die Ende 2019 einsetzende COVID-19-Pandemie griff schnell um sich, und eine noch nie dagewesene Anzahl von Menschen auf der ganzen Welt waren und sind betroffen. Zwei Impfstoffkandidaten von Pfizer/BioNTech und Moderna wurden unter Verwendung der mRNA-Technologie entwickelt. Mit einer Wirksamkeit von 94% unter realen Bedingungen weisen sie eine beeindruckendere immunisierende Wirkung auf als einige traditionelle Impfstoffe.6 Der entscheidende Vorteil der mRNA-Impfstoffe ist jedoch, dass sie durch Anpassung des genetischen Codes (mRNA-Sequenz der Nukleinsäuren) leicht auf verschiedene Varianten des Spike-Proteins umgeschrieben werden zu können. Dies ermöglicht eine kontinuierliche evolutionäre Reaktion auf neue COVID-19-Mutanten.4

Experten sind zuversichtlich, dass die Technologie der Herausforderung gewachsen ist, auf neu auftretende Varianten zu reagieren. Diese Zuversicht wurde kürzlich unterstrichen, als die EU ihre Absicht bekannt gab, 1,8 Milliarden Dosen des Impfstoffs von Pfizer/BioNtech zu erwerben.7

Eine weitere Herausforderung ist die ausgewogenere globale Verteilung der Impfstoffe, was die  Gefahr der Entwicklung von, möglicherweise resistenten, Varianten des Virus verringern. In Anbetracht der inzwischen vorhandenen Methodik zur Herstellung von mRNA-Impfstoffen sollte der Technologietransfer in betroffene, aber unterversorgte Regionen machbar sein. Eine Herausforderung bleibt jedoch die Stabilität der mRNA-Impfstoffe, die derzeit noch unter extremen Bedingungen gelagert werden müssen. Die Bemühungen zielen nun darauf ab, die Stabilität bei angenehmeren Temperaturen zu verbessern, um den infrastrukturellen Bedingungen insbesondere in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen gerecht zu werden.

Prof. Dr. Gerrit Borchard, Universität Genf, EPGL/ISPSO


Referenzen:

  1. Vaccines: the powerful innovations bringing WHO’s mission to life every day. WHO 2018. https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/vaccines-the-powerful-innovations-bringing-who-s-mission-to-life-every-day
  2. Ng W H, Liu X. F1000Research 2020;9:991
  3. Pardi et al. Nat Rev Drug Discov 2018;17:261–279
  4. Nanomedicine and the COVID-19 vaccines. Nature Nanotechnology 2020;15:963
  5. Pascolo S. Viruses 2021;13:270
  6. Krammer F. Nature 2020;586:516-527
  7. Olliaro P et al. Lancet Microbe 2021. In Press. DOI: https://doi.org/10.1016/S2666-5247(21)00069-0
  8. Statement by president von der Leyen on developments in the Vaccines Strategy. European Commission 2021. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/statement_21_1741