Die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM) spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung von mRNA Nanopartikeln, \u00e4hnlich zu denen die im Covid-19-Impfstoff der Firmen BioNTech und Pfizer eingesetzt werden. Mit Hilfe des in Garching verf\u00fcgbaren hohen Neutronenflusses gelang es den Forschenden am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), unterschiedliche Formulierungen f\u00fcr den mRNA-Impfstoff zu charakterisieren und damit Grundlagen f\u00fcr die Verbesserung von deren Wirksamkeit zu schaffen.<\/p>\n\n\n\n
Messenger-RNA (mRNA, deutsch \u201eBoten-RNA\u201c) als Wirksubstanz zu verwenden ist im Prinzip eine geniale Idee: Das Molek\u00fcl enth\u00e4lt den spezifischen Bauplan f\u00fcr Proteine, die dann von der Zelle synthetisiert werden. Damit kann grunds\u00e4tzlich eine sehr gro\u00dfe Bandbreite unterschiedlicher therapeutisch wirksamer Proteine bereitgestellt werden, so die TUM in einer Pressemeldung<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Im Fall des Covid-19 Impfstoffs sind das die Proteine der charakteristischen Spikes auf der Oberfl\u00e4che des Corona-Virus, die f\u00fcr die Impfung eingesetzt werden. Diese werden auf der Oberfl\u00e4che von Immunzellen pr\u00e4sentiert woraufhin das Immunsystem des Menschen die Abwehr gegen diese k\u00f6rperfremden Eiwei\u00dfstoffe und damit gegen die Corona-Viren einleitet. Die mRNA selbst wird nach wenigen Stunden wieder vollst\u00e4ndig abgebaut, was vorteilhaft f\u00fcr die Sicherheit dieser Impfstoffe ist.<\/p>\n\n\n\n Damit die mRNA nicht schon auf dem Weg zur Zelle von den allgegenw\u00e4rtigen Enzymen des K\u00f6rpers abgebaut wird, muss man sie entsprechend verpacken. Dies geschieht durch Nanopartikel, die aus einer Mischung aus Lipiden oder Polymeren bestehen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n Die Lipide sind Fettmolek\u00fcle, die den Molek\u00fclen der Zellh\u00fclle \u00e4hneln und dabei helfen, die mRNA ins Zellinnere abzugeben. Lipide und Biopolymere werden danach vom K\u00f6rper wieder abgebaut oder ausgeschieden.<\/p>\n\n\n\n In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Peter Langguth, Abteilung Pharmazeutische Technologie am Institut f\u00fcr Pharmazeutische und Biomedizinische Wissenschaften der Johannes-Gutenberg Universit\u00e4t Mainz, entwickelte das von Dr. Heinrich Haas geleitete Formulierungsteam der Firma BioNTech zu diesem Zweck eine Reihe von Formulierungen, bei denen die Nanopartikel aus in der Pharmazie bereits bew\u00e4hrten Lipiden und Biopolymeren in unterschiedlichen Mischungen bestanden.<\/p>\n\n\n\n Um die Eigenschaften verschieden zusammengesetzter Nanopartikel miteinander zu vergleichen, unterzogen die Forschenden sie unterschiedlichsten Untersuchungen. Neben R\u00f6ntgen- und mikroskopischen Analysen z\u00e4hlte dazu auch die Bestrahlung mit Neutronen am Instrument KWS-2, das das Forschungszentrum J\u00fclich am FRM II der TU M\u00fcnchen in Garching betreibt.<\/p>\n\n\n\n Die Neutronen werden dabei im Inneren der Nanopartikel unter anderem an den Wasserstoffkernen gestreut und auf charakteristische Weise von ihrem Weg abgelenkt. Daraus lassen sich R\u00fcckschl\u00fcsse auf deren Verteilung ziehen.<\/p>\n\n\n\n Tauscht man nun die Wasserstoffatome bestimmter Komponenten \u2013 zum Beispiel nur der Lipide \u2013 gegen schweren Wasserstoff aus, \u00e4ndern sich zwar nicht die chemischen Eigenschaften oder die pharmazeutische Wirkung, jedoch die Streuung der Neutronen.<\/p>\n\n\n\n \u201eMit dieser Methode lassen sich Teile einer komplexen Mehrkomponenten-Morphologie selektiv hervorheben, ohne die physikalische Chemie der Probe zu ver\u00e4ndern\u201c, sagt Dr. Aurel Radulescu vom J\u00fclich Centre for Neutron Science (JCNS), der f\u00fcr das Instrument KWS-2 verantwortlich ist und die Auswertung der Messergebnisse leitete. \u201eAuf diese Weise k\u00f6nnen Struktureigenschaften dargestellt werden, die mit anderen Methoden nicht, oder kaum, sichtbar zu machen sind.\u201c<\/p>\n\n\n\n Bei diesen Analysen interessierten sich die Forschungsteams daf\u00fcr, wie effizient die \u00dcbertragung der mRNA in die Zelle, die sogenannte Transfektion, bei den unterschiedlichen Formulierungen funktionierte. Auf diese Weise fanden die Forscherinnen und Forscher heraus, dass die h\u00f6chste Transfektionsrate mit Nanopartikeln erhalten wurde, die sich durch eine bestimmte Art der inneren Ordnung auszeichnen.<\/p>\n\n\n\n \u201eImmer wenn sich geordnete und weniger geordnete Bereiche im Inneren der Nanopartikel in charakteristischer Weise abwechselten wurde eine hohe biologische Aktivit\u00e4t festgestellt. Hierbei k\u00f6nnte es sich um ein allgemeing\u00fcltiges Konzept der Struktur-Aktivit\u00e4tsbeziehung handeln, das unabh\u00e4nging von den hier untersuchten Sytemen anwendbar ist\u201c, hebt Dr. Heinrich Haas von der BioNTech hevor. Eine \u00e4hnlich niedrige Ordnung wurde von den Forschungsteams zuvor auch schon mit Hilfe von R\u00f6ntgenstrahlung in anderen Lipidnanopartikeln gefunden.<\/p>\n\n\n\n Um die gew\u00fcnschten Struktureigenschaften zu erhalten mussten Lipide und Biopolymere mit genau bestimmten Verfahren mit der mRNA zusammengebracht werden. Dabei konnten das Forschungsteam zeigen, dass sich die Nanopartikel zur Verpackung der mRNA in einem Schritt herstellen lassen, was im Vergleich zu einem urspr\u00fcnglich ebenfalls erprobten Zwei-Schritt-Verfahren eine erhebliche Vereinfachung bedeutet.<\/p>\n\n\n\n So konnte am Ende eine vereinfachte Methode zur Herstellung von mRNA Nanopartikeln mit verbesserter Aktivit\u00e4t gefunden werden. \u201eSolche Fragen der praktischen Herstellbarkeit stellen eine wichtige Voraussetzung f\u00fcr die Entwickelbarkeit pharmazeutischer Produkte dar\u201c, stellt Prof. Langguth klar. In der Zukunft k\u00f6nnen solche Konzepte in der Entwicklung neuer mRNA basierter Therapeutika mit ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n Auch interessant: <\/strong><\/em>Das automatisierte Labor wird Innovationen revolutionieren<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2084,"featured_media":343592,"template":"","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":""},"categories":[36846],"tags":[111871,104383,125740,126285,131329,125578,25364],"location":[24328],"internal_archives":[],"class_list":["post-343591","selected","type-selected","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-gesundheit-de","tag-biontech-de","tag-covid-19-de-de","tag-heinz-maier-leibnitz-zentrum-de","tag-nanopartikel-de","tag-pfizer-de","tag-technischen-universitaet-muenchen-de","tag-tum-de-de","location-deutschland"],"blocksy_meta":[],"acf":[],"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/TtiRUVMd-csm_210618_KWS-2_BL_8529_15x22_070c3f12dc-1.jpg","coauthors":[],"author_meta":{"author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/mauro-mereu\/","display_name":"Mauro Mereu"},"relative_dates":{"created":"Posted 4 years ago","modified":"Updated 4 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on December 28, 2021","modified":"Updated on December 28, 2021"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on December 28, 2021 11:58 am","modified":"Updated on December 28, 2021 11:58 am"},"featured_img_caption":"\u00a9 Bernhard Ludewig \/ TUM \/ FRM II\n\n","tax_additional":{"category":{"linked":["Gesundheit<\/a>"],"unlinked":["Gesundheit<\/span>"],"slug":"category","name":"Categories"},"post_tag":{"linked":["BioNTech<\/a>","COVID-19<\/a>","Heinz Maier-Leibnitz Zentrum<\/a>","nanopartikel<\/a>","Pfizer<\/a>","Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen<\/a>","TUM<\/a>"],"unlinked":["BioNTech<\/span>","COVID-19<\/span>","Heinz Maier-Leibnitz Zentrum<\/span>","nanopartikel<\/span>","Pfizer<\/span>","Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen<\/span>","TUM<\/span>"],"slug":"post_tag","name":"Tags"},"language":{"linked":["DE<\/a>"],"unlinked":["DE<\/span>"],"slug":"language","name":"Tags"},"post_translations":{"linked":["pll_61cad66938c9e<\/a>"],"unlinked":["pll_61cad66938c9e<\/span>"],"slug":"post_translations","name":""},"location":{"linked":["Deutschland<\/a>"],"unlinked":["Deutschland<\/span>"],"slug":"location","name":"Locations"},"internal_archives":{"linked":[],"unlinked":[],"slug":"internal_archives","name":"Internal Archives"}},"series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/selected\/343591","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/selected"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/selected"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2084"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/343592"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=343591"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=343591"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=343591"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=343591"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=343591"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}Der Weg zur besten Verpackung<\/h3>\n\n\n\n
Die Durchleuchtung mit Neutronen<\/h3>\n\n\n\n
Das rechte Ma\u00df an Ordnung macht\u2018s<\/h3>\n\n\n\n
Ein verbessertes Verfahren<\/h3>\n\n\n\n