Forschende der LMU München entwickeln ein neues Transportsystem für mRNA-Impfstoffe, das über die Atemwege aufgenommen werden kann. Das neue System könnte insbesondere Menschen mit Angst vor Spritzen eine Möglichkeit zur Immunisierung bieten. 

Inhalative Impfung als barrierefreie Alternative

Ein Team um Prof. Dr. Olivia M. Merkel, Leiterin der Abteilung für Drug Delivery an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), hat ein neuartiges Transportsystem für mRNA-Impfstoffe entwickelt. Das Besondere an dem System ist, dass es die Verabreichung über die Atemwege statt per Injektion ermöglicht. Dadurch eröffnet sich eine vielversprechende Perspektive für Menschen mit Spritzen- oder Nadelphobie, die sich bislang aus Angst vor Injektionen nicht immunisieren ließen.

Gezielte Aktivierung des Immunsystems über die Lunge

Die Studie wurde im Fachjournal Cell Biomaterials veröffentlicht und stellt vor, wie eine Kombination aus Poly(lactid-co-glycolid) (PLGA) und Poly(β-aminoestern) (PBAEs) die Barrieren der Lunge überwinden. Laut Merkel sind für eine effektive Immunisierung der Schleimhäute über die Atemwege spezielle Trägersysteme erforderlich. Denn diese müssen nicht nur in der Lage sein, den Schleim der Atemwege zu durchdringen, sondern gleichzeitig auch die empfindlichen, transportierten RNA-Moleküle zuverlässig schützen.

Nachdem die Trägerpartikel die Lungenbarriere überwunden haben, nehmen die Immunzellen sie auf. Dabei gelangen sie zunächst in kleine Bläschen innerhalb der Zelle, sogenannte Endosomen. Um ihre Wirkung entfalten zu können, müssen die Nanopartikel aus diesen Bläschen entweichen und die enthaltene mRNA freisetzen. Gelingt das, wird in der Zelle ein spezifisches Antigen gebildet und auf der Zelloberfläche präsentiert – ein entscheidender Auslöser für die gewünschte Immunreaktion. 

Hohe Stabilität bei der Inhalation

Das neue Transportsystem zeigte in Tests mit menschlichem Lungengewebe eine hohe Effizienz beim Einschleusen der mRNA in die Zellen. Die Partikel überstanden den Vernebelungsprozess mit einem Vibrationsmembran-Inhalator deutlich besser als herkömmliche, klinisch zugelassene Lipidnanopartikel. Diese hohe Stabilität ist ein wichtiger Vorteil für die praxisnahe Anwendung als inhalierbarer Impfstoff. 

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein datenbasiertes Polymerdesign in der Lage ist, mehrere Transportbarrieren gleichzeitig zu adressieren. Diese hybride Plattform stellt eine vielversprechende Alternative zu Lipidnanopartikeln für die nächste Generation pulmonaler mRNA-Impfstoffe dar“, so Merkel.

Ein Schritt in Richtung patientenfreundlicher Impfstoffe

Die Arbeit wurde durch die Bayerische Forschungsstiftung und den Europäischen Forschungsrat (ERC) gefördert. Die Forschenden sehen in ihrer Entwicklung einen Beitrag zur Gestaltung zukünftiger sicherer, effektiver und patientenfreundlicher mukosaler Impfstoffe – insbesondere auch für Bevölkerungsgruppen, die invasive Anwendungen bisher vermieden.

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