Das Potenzial von Lipidnanopartikeln bei der mRNA-Impfstoffverabreichung
In den letzten Jahren haben Forscher aktiv neue Behandlungsmethoden für Infektionskrankheiten erkundet, insbesondere im Bereich der Nanomedizin. Nanomedizin nutzt Materialien im Nanomaßstab zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten, einschließlich gezielter Wirkstoffabgabe an spezifische Stellen im Körper. Ein vielversprechender Ansatz zur Vorbeugung und Bekämpfung von Krankheiten ist die Verwendung von mRNA-Impfstoffen, die eine starke Immunantwort hervorrufen und gegen virale Lungenerkrankungen wie Influenza, Coronavirus und das respiratorische Synzytialvirus (RSV) wirksam sein können.
mRNA-Impfstoffe unterscheiden sich von herkömmlichen Impfstoffen, da sie eine genetische Materialsträhne namens mRNA in einer speziellen Beschichtung enthalten. Diese Impfstoffe stimulieren eine robuste Immunantwort und bieten effektiven und lang anhaltenden Schutz. Zur Optimierung der mRNA-Impfstoffverabreichung setzen Forscher auf Lipidnanopartikel. Lipidnanopartikel bieten Stabilität und Biokompatibilität und eignen sich daher hervorragend zur Verabreichung von mRNA gegen virale Lungenerkrankungen.
Durch Überwindung biologischer Barrieren auf systemischer und zellulärer Ebene können Lipidnanopartikel die Löslichkeit von Wirkstoffen verbessern, den Wirkstoffen helfen, dem Immunsystem zu entkommen, und ihre Präsenz im Blutkreislauf verlängern. Diese Nanopartikel können auch mehrere Wirkstoffverbindungen an die Zielzelle liefern, um eine effiziente Aufnahme und Freisetzung der Wirkstoffe zu gewährleisten.
Für eine gezielte Verabreichung müssen Lipidnanopartikel-Wirkstoffverabreichungssysteme bestimmte Eigenschaften aufweisen. Sie sollten in der Lage sein, spezifische Zielgewebe zu erreichen, diese zu erkennen und den Wirkstoff zu verabreichen, während Schäden an gesundem Gewebe minimiert werden. Lipidnanopartikel wie Lipoplexe, kationische Nanoemulsionen, traditionelle Liposomen, feste Nanopartikel und nanostrukturierte Lipidträger wurden als potenzielle Nanoplattformen für die mRNA-Verabreichung untersucht. Unter diesen Optionen haben Lipide die größte Kompatibilität mit Zellmembranen gezeigt.
Ionisierbare Lipide spielen insbesondere bei lipidbasierten Nanopartikeln für die mRNA-Impfstoffverabreichung eine wichtige Rolle, ebenso wie andere Bestandteile wie kationische Lipide, lipidgebundenes Polyethylenglykol (PEG) und Cholesterin. Die Verabreichung von mRNA durch Lipidnanopartikel kann über Endozytose und elektrostatische Bindung oder über Fusion mit der Zellmembran durch umgekehrte nicht-bilayer Lipidphasen erfolgen. Lipidnanopartikel spielen eine entscheidende Rolle bei der Freisetzung von mRNA aus dem Endosom ins Zytoplasma und bei der Kontrol der Aufnahme von mRNA in die Zielwirtszelle.
Auswirkungen auf Influenza-, Coronavirus- und RSV-Impfstoffe
Die Anwendung von Lipidnanopartikeln bei mRNA-Impfstoffen hat vielversprechende Ergebnisse bei Viren wie Influenza, Coronaviren (einschließlich SARS-CoV, Middle East Respiratory Syndrome und SARS-CoV-2) und dem respiratorischen Synzytialvirus (RSV) gezeigt.
Für die Influenza-Impfung haben Forscher mRNA-1440- und mRNA-1851-Impfstoffe entwickelt, die aus Lipidnanopartikeln bestehen und modifizierte mRNA mit verschiedenen viralen Oberflächenantigenen enthalten. In Tierstudien haben diese Impfstoffe spezifische Antigenreaktionen hervorgerufen, starke Plasmazellantworten erzeugt und neutralisierende Antikörper erzeugt, was ihre Wirksamkeit zeigt.
Im Zusammenhang mit Coronaviren haben lipidnanopartikelbasierte mRNA-Impfstoffe eine entscheidende Rolle bei der Bekämpfung der COVID-19-Pandemie gespielt. Die von Pfizer/BioNTech und Moderna entwickelten Impfstoffe nutzen Lipidnanopartikel zur Verabreichung von mRNA, die virale Antigene kodiert. Dies hat zur erfolgreichen Verhinderung von COVID-19 beigetragen und die Wirksamkeit der Nanomedizin bei der Bewältigung von Gesundheitsproblemen aufgezeigt.
Für RSV wurde ein mRNA-Impfstoffkandidat entwickelt, der Lipidnanopartikel für RSV A und B verwendet. Obwohl dieser Impfstoff vielversprechend in der Expression von Prefusion ist, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um das optimale Nanopartikel-Wirkstoffverabreichungssystem zu identifizieren.
