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Eine Impfung gegen Krebs

9 Min
Für ihre Grundlagenforschung zur mRNA-Technologie wurden die ungarisch-amerikanische Biochemikerin Katalin Karikó und der US-Immunologe Drew Weissmann mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet.
© Illustration: WZ, Bildquelle: Adobe Stock

Die Corona-Impfung hat bewiesen, dass die mRNA-Technologie funktioniert. Künftig soll das Nobelpreis-gekrönte Verfahren auch gegen tödliche Krankheiten wie Krebs zum Einsatz kommen. Die WZ klärt auf, wie genau das funktionieren kann.


Angsteinflößend auf völlig neue Art und Weise: So lässt sich die Diagnose Krebs beschreiben, die man zunächst gar nicht wahrhaben will und die dann alles relativiert: die mögliche Länge des Lebens, den Blick in die Zukunft, die Betrachtung der Vergangenheit, den Stellenwert vieler Themen des Alltags. Selbst wenn Krebs im besten Fall durch eine Operation geheilt werden kann, ist der Körper danach nie wieder derselbe: Körperliche Einschränkungen sind möglich. Im zweitbesten Fall, wenn Krebs als chronische Erkrankung über Jahre mit Medikamenten in Schach gehalten werden kann, beeinträchtigen die Nebenwirkungen die Lebensqualität mitunter brutal. Und im schlechtesten Fall ist der Ausgang absehbar und qualvoll und tritt viel zu früh ein.

Warum muss es diese Geißel der Menschheit geben, fragen wir uns. Alle haben Angst vor Krebs. Nicht einmal ein gewissenhaft-gesunder Lebensstil kann garantieren, dass man davor geschützt ist. Nur der wissenschaftliche Fortschritt könnte die bösartige Erkrankung irgendwann besiegen. Kürzlich schickte die deutsche Pharmafirma Biontec, die maßgeblich an der Entwicklung der Corona-Impfung beteiligt war, einen Lichtstrahl der Hoffnung in die Perspektive einer Impfung gegen Krebs.

In einer Ad-Hoc-Meldung berichtete Biontech, die Wirkung einer Impfung gegen Krebs erstmals an Menschen nachgewiesen zu haben. Die Grundlage ist das Prinzip des mRNA-Vakzins, das im Zuge der Pandemie mit dem Coronavirus geschätzten 20 Millionen Menschen das Leben gerettet hat.

Tumor-Wachstum gestoppt

Ziel der Studie war, zu ermitteln, bei welcher Dosis die Krebsimpfung am besten beim Menschen wirkt − vorangegangen waren Studien im Tierversuch. Wie das Unternehmen berichtete, wuchsen in dem Versuch vorhandene Tumore bei 74 Prozent der Patient:innen nicht weiter. Bei 45 Prozent schrumpften sie sogar. Zwar wurden diese Werte bei bloß 38 an Krebs erkrankten Personen ermittelt, jedoch sind die Ergebnisse beeindruckend: Bei der offenbar effektivsten Dosierung konnte das Tumorwachstum in 95 Prozent der Fälle gestoppt werden und bei 59 Prozent wurde der Tumor kleiner.

Wenn alles klappt und künftige klinische Studien an tausenden Testpersonen dies erlauben, will Biontech nach eigenen Angaben bis 2030 bis zu 10.000 Krebspatient:innen mit dem neuen mRNA-Impfstoff behandeln.

Wenn es also gelingt, bestehende Tumore mit einer solchen therapeutischen Impfung in Schach zu halten, könnte das künftig leidvolle Chemotherapien ersparen, bei denen der Körper im Grunde Gift bekommt, das zwar die Krebszellen tötet, aber auch andere Körperzellen in Mitleidenschaft zieht Und wenn in weiterer Folge eine vorbeugende Impfung gegen Tumore gelingt, wäre das ein entscheidender Schritt zu einem möglichen Sieg des Menschen über den Krebs.

Es ist nur eine Frage der Zeit, bis es auch gegen Krebs funktioniert.
Markus Dangl, Leiter der internen Kebsforschung bei Evotec

„Gegen Viren funktioniert das Prinzip der mRNA-Impfung bereits. Es ist wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit, bis es auch gegen Krebs funktioniert”, sagt Markus Dangl, Leiter der internen Krebsforschung beim deutschen Pharmakonzern Evotec, im Gespräch mit der WZ. Auch der Wiener Virologe Andreas Bergthaler zeigt sich zuversichtlich. „Diese frühen Studien versprechen großes Potenzial, auch im Kontext von personalisierten Impfstoffen“, sagt er. Die beiden Forscher waren nicht an der Studie beteiligt.

Biontech-Gründer Ugur Sahin arbeitet seit vielen Jahren an einer Impfung gegen Krebs. Geschuldet sind die Fortschritte wie bei vielen großen Errungenschaften aber auch dem Zufall. Dieses Mal tauchte er in Form einer Kopiermaschine auf. Beim Kopieren von Forschungsunterlagen traf die ungarisch-amerikanische Biochemikerin Katalin Karikó auf den US-Immunologen Drew Weissmann. Sie arbeitete daran, über einen genetischen Boten im Körper das Immunsystem dazu anzuregen, gegen Viren anzukämpfen; er suchte nach einem Impfstoff gegen Aids. Die beiden begannen, an der University of Pennsylvania in den USA die mRNA, ein Grundbaustein allen irdischen Lebens, als potenziellen Impfstoff und als Therapeutikum zu untersuchen.

Das Ergebnis, das der Universität Stockholm den Medizin-Nobelpreis 2023 wert war, kennen wir in erster Linie aus der Impfung gegen Covid-19. Rund 15 Milliarden mRNA-Impfdosen wurden bis dato im Lauf der Pandemie verabreicht. Auch heuer wird ein Vakzin, das auf die aktuellen Varianten des Coronavirus Sars-CoV angepasst ist, österreichweit angeboten, um eine neue Infektionswelle möglichst zu verhindern. Viele Experten gehen davon aus, dass die mRNA-Technologie in etwa 20 Jahren das dominierende Impfprinzip sein wird.

Warum eigentlich? Der große Vorteil dieser Methode gegenüber konventionellen Impfungen ist die Geschwindigkeit. Vakzine und Medikamente auf mRNA-Basis können kostengünstig und rasch hergestellt und an neue Virusvarianten angepasst werden. Das macht sie zum Mittel der Wahl gegen laufend mutierende Erreger und zum idealen Kandidaten auch für Impfkampagnen in ärmeren Ländern, wo Vakzine besonders dringend gebraucht werden.

Während die meisten Menschen die DNA (Desoxyribonukleinsäure) als Träger des Erbguts kennen, ist uns die RNA (Ribonukleinsäure) weitaus weniger geläufig. Das Molekül gilt als essenziell für lebende Organismen, weil es wichtige Informationen generiert und vermittelt.

Bauplan für Moleküle

Die Ribonukleinsäure spielt eine zentrale Rolle in der Übertragung der genetischen Informationen zur Herstellung von Eiweiß-Molekülen, die dafür sorgen, dass alle Zellen im Körper richtig funktionieren – also dass Leberzellen die Leberfunktion durchführen, Herzzellen unser Zentralorgan regelmäßig schlagen lassen oder auf dem Kopf die Haare wachsen. In diesem Sinn ist die RNA ein Bote − im Englischen messenger, daher wird sie messenger-RNA oder auch mRNA genannt. Der Bote übermittelt der Zelle den Bauplan zur Herstellung genau jener Eiweiße, die sie benötigt, um zu funktionieren.

Den Schlüssel zur Impfung fanden die Laureat:innen Karikó und Weissmann im Jahr 2005 mit der Entdeckung, dass die mRNA in veränderter Form in den Körper eingebracht werden kann, sodass sie genau jene Moleküle oder Proteine erzeugt, die die Forscher:innen hergestellt haben wollten. Das heißt: Man impft nicht ins Blaue, sondern man sagt den Zellen, wie sie zu reagieren haben. Eben zum Beispiel, dass sie Bausteine eines bestimmten Virus zu erzeugen haben, die dann die Produktion von Antikörpern anregen und uns gegen dieses Virus immunisieren.

Vereinfacht gesagt ist es also gelungen, unseren Zellen durch die mRNA zu „befehlen“, bestimmte Moleküle herzustellen. Je nachdem, welchen Bauplan man dem Botenstoff mitgibt, werden von der Zelle jeweils andere Moleküle, also auch andere Antikörper, erzeugt: die Immunzellen, also die Waffen gegen das Virus selbst, was eine robuste Immunreaktion auslöst.

Im Zuge der Corona-Krise, als Karikó begonnen hatte, bei Biontec zu arbeiten, erwies sich dieses Prinzip als wirksam gegen das Coronavirus Sars-CoV-2. Zusammen mit dem US-Pharmariesen Pfizer brachte Biontec sein Vakzin gegen Covid-19 auf den Markt.

Feinde, die wie Freunde aussehen

Doch zurück zur Impfung gegen Krebs: Die Idee dieser Art der Impfung ist, das Immunsystem zu lehren, dass Krebszellen Feinde sind, obwohl sie wie Freunde aussehen. Das ist möglich, weil selbst aggressive Tumore in diesem Prozess eine Achillesferse haben. Sie stellen nämlich bestimmte Antigene (das sind spezielle Eiweiße) her. Die mRNA-Technologie befähigt das Immunsystem dazu, diese Tumor-Antigene zu erkennen. Dadurch können die Immunzellen an den Tumor binden und ihn zerstören.

Die Grundlage der nun präsentierten Impfung ist eine Kombination aus sogenannten CAR-T-Zellen und einem mRNA-Impfstoff. CAR-T-Zellen sind künstlich veränderte Immunzellen. „Um sie zu erzeugen, werden Krebspatient:innen Zellen des eigenen Immunsystems entnommen und im Labor genetisch verändert. Dabei wird ein Protein eingebracht, das den Tumor als fremd erkennt und bekämpft. Dann werden die präparierten Immunzellen vervielfältigt und dem Patienten zurückgegeben“, erklärt Markus Dangl.

Für sich allein genommen würde eine Therapie mit CAR-T-Zellen ein Vermögen kosten. Doch Biontech hat entdeckt, dass die mRNA die Immunzellen dazu befähigen kann, das entscheidende Protein selbst zu erzeugen, was die schnelle, kostengünstige Herstellung eines Impfstoffs ermöglicht.

Große Mengen innerhalb weniger Wochen

Braucht es sonst Monate, wenn nicht Jahre, um Erreger heranzuzüchten, die dann abgeschwächt oder abgetötet als Impfstoff verabreicht werden, lässt sich der über die mRNA übertragene Bauplan innerhalb von wenigen Wochen schreiben beziehungsweise modifizieren. Denn die mRNA schreibt ihre Botschaften mit nur vier „Buchstaben“ − vier Molekülen. Wenn sich die Anweisung ändert, ändert sich nur die Reihenfolge der Buchstaben. Der Herstellungsprozess im Industriemaßstab ist somit für alle mRNA-Produkte gleich. Binnen weniger Wochen können große Mengen an Dosen hergestellt werden.

Schon heute drängen zahlreiche Unternehmen auf diesen Markt. Die US-Pharmafirma Combined Therapeutics etwa will Baupläne gegen Krebs mit Hilfe von Nanopartikeln, die direkt durch die Zellwand gehen, in die Zellen transportieren. Die Firma Nutcracker im kalifornischen Silicon Valley wiederum arbeitet an RNA-Druckern, die wie Bürodrucker verwendet werden können, aber nicht Buchstaben auf Papier, sondern pharmazeutische Produkte auf mRNA-Basis drucken. Und das US-Unternehmen Replicate will RNA-Moleküle mit der Fähigkeit ausstatten, sich selbst zu vervielfältigen. Innerhalb weniger Stunden könnten auf diese Weise mehrere tausend Moleküle entstehen und das ergäbe binnen kürzester Zeit Millionen von Impfungen. Jede:r Patient:in soll seine/ihre eigenen, maßgeschneiderten medizinischen Produkte erhalten.

„Für mich sind RNA-Impfstoffe eine Errungenschaft ähnlich bedeutsam wie die Mondlandung“, sagt der US-Chemiker Thomas Cech, Biotechnologe an der University of Colorado in Boulder, der die Funktionsweise der mRNA entschlüsselt hat, im deutsch-französischen Sender arte: „Sie ist der Beginn einer medizinischen Revolution.“

Cech ist nicht allein mit seiner Einschätzung. Viele Experten gehen davon aus, dass das Prinzip noch auf viele weitere Bereiche der Medizin angewendet werden könnte. HIV, Borreliose, Denguefieber, Gürtelrose, Hepatitis C, Malaria, Mers, Alzheimer: Gegen all diese Infektionskrankheiten und noch viele mehr wird der mRNA-Ansatz derzeit getestet, um ungelöste Probleme der Medizin zu knacken.

Suche nach neuer Grippeimpfung

Auch das laufend mutierende Grippevirus steht im Fokus der mRNA-Forscher. Ein Team um die Österreicher Florian Krammer und Peter Palese von der Icahn School of Medicine at Mount Sinai in New York erzielte kürzlich erste Erfolge an Mäusen, welche der Vierfach-Impfstoff effektiv vor verschiedensten Grippevirus-Varianten schützte.

Manche Kliniker wiederum nehmen eine abwartende Haltung ein. „Etwa muss sich im Fall von Krebs erst weisen, ob diese Therapeutika ähnlich erfolgreich sein werden wie derzeit gängige Therapien“, sagt Andreas Bergthaler. Vorsichtig gibt sich auch Evotec-Vorstandsvorsitzender Werner Lanthaler. „Die Corona-Impfung war bisher der einzige echte Erfolg und dass sie gegen Covid funktioniert, ist faszinierend. Aber dafür, dass sie auch gegen andere Krankheiten effektiv ist, gibt es noch keine Bestätigung im großen Maßstab”, sagt Lanthaler zur WZ.

Welches Ausmaß die RNA-Revolution also tatsächlich haben wird, muss sich noch weisen. Aber wenn es ein überzeugendes Argument für die Förderung von Grundlagenforschung gibt, dann ist es ihre Geschichte. Forschungsteams weltweit hatten über mehrere Jahrzehnte an den Grundlagen geforscht, die die Corona-Impfung letztlich ermöglichten. Und wenn sich genügend Menschen weiterhin impfen lassen, könnte man zumindest das Coronavirus Sars-CoV-2 vielleicht sogar ausrotten. Denn eines ist sicher: Die nächste Corona-Welle kommt auch diesen Herbst. Und damit die nächste Impfwelle.


Infos und Quellen

Genese

Die nächste Corona-Welle kommt auch diesen Herbst - und damit die nächste Impfwelle. Anlass genug für WZ-Redakteurin Eva Stanzl, die mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnete mRNA-Impfung unter die Lupe zu nehmen.

Gesprächspartner

  • Andreas Bergthaler, Professor für Molekulare Immunologie, Medizinuniversität Wien; Principal Investigator, CeMM Research Center for Molecular Medicine, Wien

  • Werner Lanthaler, Vorstandsvorsitzender, Evotec

  • Markus Dangl, Leiter der internen Krebsforschung, Evotec

Quellen

Das Thema in der WZ

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