Impfstoffe bereiten unser Immunsystem auf Angreifer vor, sodass es schnell seine Waffen auf Bakterien, Viren und Co. richten kann. Das Immunsystem erkennt dabei bestimmte Bausteine der Erreger und bildet Antikörper gegen diese Elemente. So lernt es, die Erreger schnell zu identifizieren und darauf zu reagieren. Um diesen Effekt zu erzielen, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Die ältesten Impfstoffkonzepte basieren dabei auf toten oder unschädlich gemachten Viren.
In den vergangenen Jahrzehnten wurden dann aber neue Impfstofftypen entwickelt, bei denen nicht mehr der ganze Erreger verwendet wird, sondern nur noch Teile. Das können zum Beispiel im Labor hergestellte Proteine sein, die die Erreger normalerweise auf ihrer Oberfläche tragen. Dieses Prinzip kommt etwa bei den Impfungen gegen Hepatitis B und das Humane Papillomvirus (HPV) zum Einsatz. Das Immunsystem lässt sich außerdem dadurch trainieren, dass Teile des Erbguts eines Erregers in ein anderes, harmloses Trägervirus eingeschleust werden. Dieser „Vektor“ genannte Träger transportiert die genetische Information für den Bauplan bestimmter Virusproteine in die menschlichen Zellen, wo diese hergestellt werden und eine Reaktion des Immunsystems hervorrufen. Dieser Impfstofftyp wird beispielsweise gegen Ebola eingesetzt.
mRNA-Impfstoffe sparen Zeit
Seit der Corona-Pandemie gibt es jedoch noch eine weitere, neue Impfstoffart: die mRNA-Vakzine. Sie basieren auf mRNA, die ohne Vektor direkt in menschliche Zellen gelangt, wodurch dann Erregerproteine hergestellt werden und so eine Immunreaktion ausgelöst wird. Genau diese Impfstoffe verdanken wir letztlich den Medizin-Nobelpreisträgern Katalin Karikó und Drew Weissman, denn sie haben die Grundlagen für deren Entwicklung und millionenfachen Einsatz gelegt. Anders als bei den bisher gängigen Impfstoffen mit ganzen Viren, Virusproteinen oder Vektoren brauchen die mRNA-Vakzine bei der Herstellung keine großen Zellkulturen mehr und sind dadurch deutlich schneller und mit weniger Ressourcen herstellbar. In Epidemien und Pandemien wie der jüngsten des Coronavirus Sars-CoV-2 ist das ein entscheidender Vorteil, um das Immunsystem von uns Menschen schnell unterstützen zu können.
Die mRNA (messenger-RNA) ist ein Molekültyp, der in unseren Zellen als Informationsträger dient. Er gibt die genetischen Informationen auf unserer DNA an die Produktionsstätten in den Zellen weiter, sodass diese daraus Proteine herstellen können. Seit den 1980er Jahren kann mRNA aber auch synthetisch hergestellt werden. Sie war jedoch zunächst noch zu instabil, um daraus Impfstoffe herzustellen, und führte zu Entzündungen. Dieses Problem konnten die beiden Nobelpreisträger im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten lösen. Die ungarische Biochemikerin Katalin Karikó setzte sich bereits in den frühen 1990er Jahren das Ziel, die künstliche mRNA therapeutisch einzusetzen. Als Assistentin an der University of Pennsylvania erforschte sie gemeinsam mit ihrem Kollegen, dem Immunologen Drew Weissman, wie mRNA mit den verschiedenen Zellen unseres Immunsystems interagiert.
