Eine neue Beschichtungsmethode im mRNA-Engineering weist den Weg zu fortschrittlichen Therapien

Medikamente können bei der Behandlung bestimmter Krankheiten helfen; Beispielsweise können Antibiotika dabei helfen, Infektionen zu überwinden, aber ein neues, vielversprechendes Gebiet der Medizin besteht darin, unserem Körper die „Blaupause“ zu geben, wie er Krankheiten aus eigener Kraft besiegen kann.

Bei mRNA-Therapeutika handelt es sich um die Abgabe von Boten-RNA-Molekülen (mRNA) in den Körper, die die Zellmaschinerie zur Herstellung spezifischer Proteine ​​nutzen kann. Das Feld schreitet rasant voran, insbesondere weil sich mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 als erfolgreich erwiesen haben. Die Abgabe dieser manipulierten mRNAs an ein bestimmtes Organ hat sich jedoch als Herausforderung erwiesen.

Nun hat ein Team der Tokyo Medical and Dental University (TMDU) gezeigt, dass die Beschichtung der manipulierten mRNAs mit einem Molekül namens Polyethylenglykol oder PEG ihre selektive Abgabe an die Milz ermöglicht. Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Kleine Wissenschaft.

Manipulierte mRNAs wurden zur Abgabe in den Körper in Strukturen verpackt, die Polyplexe genannt werden. Die Polyplex-Strukturen ermöglichen, dass mRNAs außerhalb der Zellen stabil bleiben und im Inneren der Zellen kontrolliert freigesetzt werden. Im Inneren werden die mRNAs von der Zellmaschinerie genutzt, um Proteine ​​zu produzieren, die von Natur aus nicht funktionieren oder fehlen.

Ohne Modifikation neigen die Polyplexe dazu, sich in der Lunge anzusammeln, da sie nach der Injektion in das Blut schnell aneinander und an umgebende Proteine ​​und Zellen kleben und sich in den Blutgefäßen der Lunge festsetzen. Durch die Behandlung von Polyplexen mit PEG, einem Prozess namens „PEGylierung“, wird verhindert, dass sie zusammenkleben. Allerdings ist es sehr schwierig, PEG kontrolliert und gleichmäßig auf die Polyplex-Oberfläche aufzutragen.

Das Team von TMDU hat eine neue Methode der PEGylierung entwickelt, bei der die mRNAs an PEG-Moleküle hybridisiert werden, bevor die Polyplexe gebildet werden. Mit dieser Methode werden fast alle in die Reaktion eingemischten PEG-Stränge an die Polyplexe gebunden, was eine viel bessere Kontrolle über die endgültige PEG-Menge auf der Polyplexoberfläche ermöglicht.

Anhand eines Mausmodells stellte das Team fest, dass die Menge und Länge der PEG-Moleküle die Wirksamkeit der mRNA-Therapie erheblich beeinflusste. Eine kleine Anzahl kurzer PEG-Moleküle verhinderte die Ansammlung der manipulierten mRNAs in der Lunge und erleichterte so die wirksame Abgabe an die Milz. Dieser Ansatz hat sich bei mRNA-Impfstoffen als nützlich erwiesen.

„Unsere neuartige Methode ermöglicht eine Feinabstimmung des Ausmaßes der PEGylierung von mRNA-Polyplexen“, erklärt der leitende Autor Dr. Satoshi Uchida, „was wiederum die Kontrolle der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Polyplexe und damit ihrer biologischen Funktionalitäten ermöglicht.“

Die mRNA-Technologie bietet ein weitreichendes Potenzial für die Behandlung vieler Krankheiten, die bisher als unheilbar galten, sowie für die Entwicklung neuartiger Krebsbehandlungen und Impfstoffe. Die Entwicklung dieser innovativen Technik ebnet den Weg für bedeutende Fortschritte bei der therapeutischen Nutzung von mRNA-Polyplexen mit weitreichenden potenziellen Folgen für die menschliche Gesundheit.