Forscher am MIT haben ein neuartiges Lipid-Nanopartikel (LNP) entwickelt, das verspricht, mRNA-Impfstoffe wirksamer zu machen und möglicherweise die Kosten pro Dosis zu senken. In Studien mit Mäusen löste das neue LNP erfolgreich eine Immunantwort aus, die derjenigen entspricht, die mit bestehenden, von der FDA zugelassenen Materialien erreicht wird, jedoch bei etwa einem Hundertstel der typischen Dosis.
Warum das wichtig ist
mRNA-Impfstoffe haben sich als hochwirksam gegen Krankheiten wie COVID-19 erwiesen, ihre Herstellung kann jedoch kostspielig sein. Die Reduzierung der erforderlichen Dosierung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Wirksamkeit bietet mehrere Vorteile: geringere Herstellungskosten, potenziell weniger Nebenwirkungen und eine verbesserte Zugänglichkeit für globale Gesundheitsinitiativen.
Die Wissenschaft hinter der Innovation
Bestehende mRNA-Impfstoffe sind in LNPs – winzigen Fettkügelchen – eingekapselt, um die fragile mRNA vor dem Abbau zu schützen und ihren Eintritt in die Zellen zu erleichtern. Diese Partikel bestehen typischerweise aus fünf Schlüsselkomponenten: einem ionisierbaren Lipid (entscheidend für die Impfstoffstärke), Cholesterin, einem Helfer-Phospholipid, einem Polyethylenglykol-Lipid und mRNA. Das MIT-Team konzentrierte sich auf die Optimierung des ionisierbaren Lipids, um die Abgabeeffizienz zu verbessern.
Ein neuartiges Design
Die Forscher entwarfen und testeten eine Bibliothek neuer ionisierbarer Lipide, die zyklische Strukturen zur Verbesserung der mRNA-Abgabe und Estergruppen zur Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit enthielten. Durch mehrere Screening-Runden bei Mäusen identifizierten sie einen leistungsstärksten LNP mit der Bezeichnung AMG1541. Ein wesentlicher Vorteil von AMG1541 ist seine überlegene Fähigkeit, das „endosomale Escape“ zu überwinden – ein entscheidender Schritt, bei dem LNPs aus zellulären Kompartimenten, den sogenannten Endosomen, ausbrechen müssen, um ihre mRNA abzugeben. Die neuen Partikel werden nach der Abgabe ihrer Ladung auch schneller abgebaut, wodurch möglicherweise Nebenwirkungen minimiert werden.
Vielversprechende Ergebnisse bei Grippeimpfstoffversuchen
Um das reale Potenzial abzuschätzen, nutzten die Forscher das AMG1541-LNP, um Mäusen einen mRNA-Influenza-Impfstoff zu verabreichen. Im Vergleich zu einem Grippeimpfstoff, der SM-102 verwendet, ein Lipid, das bereits für COVID-19-Impfstoffe zugelassen ist (von Moderna verwendet), erzeugte das neue LNP mit nur 1/100 der Dosis durchweg die gleiche Antikörperreaktion.
Verbesserte Immunantwort und Potenzial für eine schnelle Impfstoffentwicklung
Weitere Untersuchungen ergaben, dass die neuen LNPs ihre Ladung effektiver an Antigen-präsentierende Zellen liefern können – wichtige Immunzellen, die fremde Antigene präsentieren, um andere Immunzellen (wie B- und T-Zellen) zu aktivieren. Darüber hinaus neigen sie dazu, sich in den Lymphknoten anzusammeln und so die Interaktion mit dem Immunsystem zu verstärken. Dies könnte zu einer genaueren und schnelleren Entwicklung saisonaler Grippeimpfstoffe führen, was einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Zeitplänen für die Impfstoffproduktion darstellt, bei denen die Herstellung oft fast ein Jahr im Voraus beginnen muss.
Breitere Anwendungen
Die Forscher glauben, dass diese Nanopartikel für Impfstoffe gegen andere Infektionskrankheiten, einschließlich COVID-19, HIV und darüber hinaus, angepasst werden könnten. „Wir haben herausgefunden, dass sie viel besser wirken als alles, was bisher berichtet wurde. Deshalb glauben wir, dass unsere LNP-Plattformen für alle intramuskulären Impfstoffe zur Entwicklung von Impfstoffen für eine Reihe von Krankheiten genutzt werden könnten“, sagte Gupta, ein Forschungswissenschaftler am Koch Institute.
Die Entwicklung dieser neuen LNPs stellt einen bedeutenden Schritt hin zu erschwinglicheren und zugänglicheren mRNA-Impfstoffen dar und ebnet den Weg für verbesserte globale Gesundheitsergebnisse.
