Schutz vor COVID-19: Wie funktioniert ein mRNA-Impfstoff?

Schutz vor COVID-19: Wie funktioniert ein mRNA-Impfstoff?

Am 21. Dezember 2020 gab die Europäische Arzneimittelagentur (EMA) eine Empfehlung für die Zulassung des mRNA-Impfstoffs des Mainzer Unternehmens Biontech und des US-Partners Pfizer bekannt. Nun hat die EU-Kommission die Marktzulassung des mRNA-Impfstoffes erteilt. Die Impfstoffverteilung soll in Deutschland ab dem 27. Dezember beginnen.

Der mRNA-Impfstoff von Biontech/Pfizer ist somit der erste mRNA-Impfstoff, der weltweit zugelassen wird. Da die Impfstoffentwicklung innerhalb eines Jahres erfolgte, fühlen sich viele Menschen vor einer Impfung, die auf mRNA basiert, unsicher. Qimeda informiert Sie, wie ein mRNA-Impfstoff funktioniert und, ob dieser eine gesundheitliche Gefahr darstellen kann.

Was ist mRNA?

Eine messenger-RNA, auch Boten-RNA genannt, ist aus der Proteinbiosynthese bekannt. Dabei werden DNA Abschnitte beim ersten Schritt, der sogenannten Transkription, kopiert, und durch die mRNA transportiert. Die mRNA beinhaltet somit die kopierte DNA für ein bestimmtes Gen, ist aber aufgrund der Zusammensetzung anders aufgebaut, als die DNA an sich. Abschließend findet die Translation statt, bei der die in der Zelle enthaltenen Ribosomen die mRNA in ein Protein übersetzen und herstellen. 

Wie funktioniert ein mRNA-basierter Impfstoff?

Gewöhnliche Impfstoffe beinhalten meist abgetötete oder geschwächte Krankheitserreger, aus denen der Körper entsprechende Antikörper entwickeln kann. mRNA-Impfstoffe hingegen immunisieren anhand der Kopie einer DNA: Durch die Impfung wird im Prinzip eine Art Bauplan für ein bestimmtes Gen in den Körper geschleust. Anschließend entwickelt das Immunsystem durch die Translation der mRNA die erforderlichen Antigene gegen einen Krankheitserreger, wie beispielsweise gegen COVID-19 im Körper.

Gab es bereits Forschungen zu mRNA-basierten Impfstoffen?

Seit einigen Jahren wird an mRNA-basierten Impfstoffen geforscht, allerdings zum größten Teil im Bereich der Krebsbekämpfung. Durch mRNA-Impfstoffe kann die DNA von bestimmten Tumorarten gezielt in den Körper geführt werden. Daraufhin codiert der Körper ein Protein, das dem Tumor ähnlich sieht. Das Immunsystem kann so den Krebs gezielt erkennen und bekämpfen.

Diese Art von Krebstherapie könnte künftig deutlich effizienter gegen bösartige Tumorerkrankungen sein. Aktuell wird eine Krebstherapie häufig in Kombination mit einer Operation und einer Chemotherapie durchgeführt. Durch mRNA-Impfstoffe könnte so die Körper-schwächende Chemotherapie ersetzt werden und die Krebstherapie individualisiert werden.

Obwohl die Forschung bereits viele Erkenntnisse zum Einsatz von mRNA-Impfstoffen erhalten konnte, sind noch viele Aspekte der möglichen Krebsheilung ungeklärt. Das Unternehmen Biontech, welches den Coronavirus-Impfstoff BNT162B2 entwickelte, arbeitet seit 2008 an der individuellen Krebsforschung und -bekämpfung durch mRNA-Impfstoffe. Aktuell werden acht mRNA-Impfstoff-Kandidaten in klinischen Studien weiter erforscht. Laut Biontech wurden bereits über 250 Patienten mit unterschiedlichen Tumoren behandelt. 

Kann ein mRNA-Impfstoff die eigene DNA verändern?

Viele Menschen befürchten, dass die Impfung durch einen mRNA-basierten Impfstoff zur Veränderung der eigenen DNA führen könne. Zur Beantwortung dieser Frage lohnt sich die Anschauung einer menschlichen Zelle. Die DNA befindet sich sicher geschützt im Zellkern. Die Prozesse rund um die Proteinbiosynthese laufen allerdings im Zytoplasma, außerhalb des Zellkerns, ab. Dafür werden die im Zytoplasma befindlichen Ribosomen genutzt. Die mRNA kommt so zu keinem Zeitpunkt in die Nähe des menschlichen Genoms.

Viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sehen darin keine Chance. So auch Carlos A. Guzmán, Leitung der Vakzinologie am Helmholtz-Zentrum in Braunschweig. Es gebe in 60 Jahren Forschung „keinerlei Hinweise darauf, dass die mRNA in den Zellkern gelangen und sich ins Genom integrieren könnte“, äußert er zum Verdacht der Veränderung der DNA durch eine mRNA-basierte Impfung. Das liegt zudem an der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung der mRNA und der DNA.

Des Weiteren wird diskutiert, ob bestimmte Infektionen gefährlich für mRNA-Impfstoffe sein könnten und so die Integration ins Erbgut ermöglichen könnten. Denn eine Infektion mit Hepatitis B oder HIV könnte theoretisch die Bildung des Enzyms reverse Transkriptase hervorrufen. Dieses Enzym ist für die Übersetzung der chemischen Zusammensetzung von mRNA zu DNA zuständig.

Da das Enzym reverse Transkriptase allerdings sehr spezifisch ist, benötigt dieses zum Umschreiben der mRNA bestimmte Startsequenzen, auch RNA-Moleküle genannt. Diese synthetisieren nur das Erbgut der entsprechenden HI-Viren oder der Hepatitis B-Viren. Aus diesem Grund wird die mRNA einer Impfung nicht von dem Enzym transkribiert. Somit ist die Veränderung der eigenen DNA durch eine mRNA-Impfung keine Gefahr.

Welche Nebenwirkungen hat ein mRNA-Impfstoff?

Bei jeder Impfung ist mit einer Impfreaktion zu rechnen. Damit zeigt der Körper, dass das Immunsystem auf die Impfung gegen das Virus reagiert und sich so gegen eine mögliche Infektion wappnet. Allerdings lässt sich festhalten, dass die Nebenwirkungen einer mRNA-Impfung bisher nicht über die üblichen Reaktionen hinausgehen und meist nach wenigen Tagen abheilen.

Die Nebenwirkungen des Biontech/Pfizer mRNA-Impfstoffes BNT162B2 beinhalten mit 92% vorübergehende Schwellungen oder Rötungen an der Einstichstelle oder eine Schwellung der Lymphknoten. Bei etwa 83% traten nach der Impfung Schüttelfrost, Fieber, Gliederschmerzen oder Kopfschmerzen auf. Auch Übelkeit oder Erbrechen zählen hier zu möglichen Nebenwirkungen.

Nichtsdestotrotz heilen die meisten Nebenwirkungen nach einer Impfung komplett ab. Über die gewöhnlichen Impfreaktionen hinaus zeigte sich bei 0,01% der geimpften Menschen eine Lähmung des Gesichtsnervs. Bei 0,4% der Probanden und Probandinnen traten Nebenwirkungen in Form einer allergischen Reaktion auf. Ob diese Nebenwirkungen allerdings im Zusammenhang mit der Impfung stehen, wird aktuell untersucht. 

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