Veröffentlicht 7. Dezember 2023 von Hanna Kurlanda-Witek
Der Nobelpreis für Physiologie/Medizin 2023: Ein neuer Blick auf Impfstoffe
Vor knapp drei Jahren, im Dezember 2020, wurde der erste COVID-19-Impfstoff einer Person außerhalb einer klinischen Studie verabreicht. Die 90-jährige Margaret Keenan erhielt das Vakzin in einem Krankenhaus in Coventry, Großbritannien, was international für Aufsehen sorgte. Mit den bevorstehenden Feiertagen sahen sich viele Menschen mit strengen Einschränkungen konfrontiert. Die zu diesem Zeitpunkt vorherrschenden SARS-CoV-2-Varianten Alpha, Beta und Delta wurden als besorgniserregend eingestuft, die Zahl der Todesfälle betrug weltweit schätzungsweise 1,5 Millionen. Diese Impfung markierte für viele, insbesondere für Beschäftigte im Gesundheitswesen, einen Wendepunkt nach langen Monaten, die von COVID-19-Wellen, Quarantäne und Lockdowns bestimmt waren. Sie war auch der Beginn der schnellsten Einführung eines Impfstoffs in der Geschichte.
Der erste zugelassene COVID-19-Impfstoff basiert auf Boten-RNA (messenger-RNA: mRNA) zur Auslösung einer Immunantwort gegen den Krankheitserreger – ein weiterer Ansatz zur Entwicklung von Impfstoffen neben der Verwendung von abgeschwächten oder inaktivierten Viren oder viralen Vektoren. Bis es so weit war, dauerte es viele Jahre, bis die technischen Hürden überwunden waren und mRNA-Impfstoffe erfolgreich eingesetzt werden konnten. Für ihre Pionierarbeit auf diesem Gebiet wurden Katalin Karikó und Drew Weissman der Nobelpreis für Physiologie/Medizin 2023 verliehen.
Eine Bauanleitung für ein Protein
Die mRNA ist ein einzelner Strang des genetischen Materials, eine Kopie der Erbinformation des Zellkerns. Nachdem die Information auf die mRNA überschrieben wurde, kann das Molekül vom Zellkern, wo die DNA gespeichert ist, in das Zytoplasma wandern, wo die Information anschließend in ein Proteinmolekül übersetzt wird. Boten-RNA wurde 1961 entdeckt und die Idee, sie als potenziellen Impfstoff zu verwenden, entstand Ende der 80er Jahre, als die In-Vitro-Transkription die Synthese von RNA ohne Zellkultur ermöglichte. Das Problem war jedoch, dass die mRNA im Organismus Entzündungen auslöste. Aber auch ohne dieses entscheidende Hindernis galt die mRNA als ein instabiles Molekül, das vom Organismus rasch abgebaut wird, bevor es seine Funktion erfüllen kann.
Biochemie und Immunologie
Anfang der 1990er Jahre wurde der Einsatz von mRNA als Therapeutikum zu einem zentralen Forschungsthema von Katalin Karikó. Die Biochemikerin war kurz zuvor aus Ungarn in die USA ausgewandert und hatte jahrelang große Schwierigkeiten, Fördermittel zu erhalten. 1997 lernte sie den Immunologen Drew Weissmann kennen, der gerade von der University of Pennsylvania gekommen war, wo Karikó seit 1989 gearbeitet hatte und erst kürzlich degradiert worden war. Weissmann interessierte sich für dendritische (antigenpräsentierende) Zellen, die adaptive Immunantworten steuern können. Die beiden Forscher begannen zusammenzuarbeiten, um herauszufinden, wie mRNA sicher verabreicht werden kann, ohne eine starke Entzündungsreaktion auszulösen.
Der Erfolg stellte sich 2005 ein: Karikó und Weissman entdeckten, dass die Fähigkeit der mRNA, dendritische Zellen zu aktivieren, unterdrückt werden kann. Dazu wird Uridin, eines der vier Nukleoside der RNA, in Pseudouridin umgewandelt. Die Zeit war jedoch noch nicht reif für die Anerkennung dieser Ergebnisse durch die wissenschaftliche Gemeinschaft. Trotz großer Anstrengungen und kontinuierlicher Forschungsarbeit wurde Karikó 2013 von der University of Pennsylvania eine Stelle an der Fakultät verweigert. Sie pendelte für die nächsten neun Jahre nach Deutschland, wo sie Senior Vice President von BioNTech war. Damals ahnte sie noch nicht, dass ein mRNA-Impfstoff bald zu den gefragtesten Therapeutika der Welt gehören würde.
Beständigkeit zahlt sich aus
Die Geschichte, die hinter dem diesjährigen Nobelpreis für Physiologie oder Medizin steht, handelt nicht nur von herausragender wissenschaftlicher Forschung, sondern auch von bemerkenswertem Durchhaltevermögen, angetrieben von Entschlossenheit und Liebe zur Wissenschaft. „Nichts bringt mich von meiner Arbeit ab“, sagte Weissmann zu Adam Smith (in Stockholm verantwortlich für Öffentlichkeitsarbeit rund um die Nobelpreise) kurz nachdem er von seinem Nobelpreis erfahren hatte. Karrieren können auch nach dem Erreichen wichtiger Meilensteine ins Stocken geraten. Karikó zählte vor allem auf die Unterstützung und Ermutigung ihrer Familie, um weiterzumachen und blieb optimistisch, indem sie die Worte des ungarisch-kanadischen Endokrinologen Hans Selye verinnerlichte: „Man muss sich auf die Dinge konzentrieren, die man ändern kann.“
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass mRNA-basierte Impfstoffe verglichen mit anderen Vakzinen gegen COVID-19 die höchste Gesamtwirksamkeit und Effizienz aufweisen. Und dennoch liegt die Herausforderung darin, die Bevölkerung davon zu überzeugen, dass die Technologie sicher ist. „So wichtig der Impfstoff auch ist – wenn man sich nicht impfen lässt, wirkt er nicht“, sagte Weissman. Dieses Bewusstsein ist von entscheidender Bedeutung für mögliche zukünftige Anwendungen von mRNA-basierten Therapeutika zur Behandlung eines breiten Spektrums von Krankheiten, von genetischen Erkrankungen bis hin zu Krebs.
Die Pandemie hat die mRNA-Technologie unerwartet in den Vordergrund der medizinischen Forschung gerückt und als Nebeneffekt wurde eine effektive Wissenschaftskommunikation wichtiger denn je. Die Fülle an Fragen und Antworten, Grafiken und Videos zur Wirkungsweise von mRNA-Impfstoffen iist ein gutes Beispiel für umfassende Wissenschaftskommunikation.
