Wirkmechanismus mRNA
Informationen für geimpfte Personen
Wie wirkt der Impfstoff COMIRNATY®?¹
- Der Impfstoff von BioNTech enthält synthetische mRNA, eine künstlich hergestellte Kopie eines Abschnitts des Erbguts von SARS-CoV-2.
- Der Impfstoff enthält keine biologisch aktiven Viren oder infektiöse Virusanteile und kann keine Infektion auslösen.
- Der Impfstoff enthält ausschließlich die Kopie des Bauplans für ein nicht-infektiöses Virushüllenprotein (Spike-Protein). Diese Bauplankopie ist die Boten-Ribonukleinsäure (mRNA). Auch diese ist nicht infektiös. Mit ihrer Hilfe kann der Körper selbst das nicht-infektiöse Spike-Protein herstellen. Anhand dieses Proteins kann der Körper eine Immunantwort durch Antikörper und Gedächtniszellen gegen SARS-CoV-2 entwickeln.
Die Rolle der mRNA im menschlichen Körper²
mRNA kommt auf natürliche Weise in unseren Zellen vor und erfüllt im menschlichen Körper eine bestimmte Aufgabe.
Jede körpereigene mRNA ist, vereinfacht gesagt, die Kopie eines bestimmten Abschnitts der Erbsubstanz. Diese dient auch als Transportkopie von Proteinbauplänen und bringt die jeweils benötigte Bauplaninformation vom Zellkern zu den Proteinfabriken (Ribosomen) in der Zelle.
Im Einzelnen sieht das so aus:
Fast alle Zellen unseres Körpers haben einen Zellkern. Überall dort kommt Desoxyribonukleinsäure (Erbsubstanz), die DNA, vor. Sie enthält alle Informationen zum Bau und zur Funktion unseres Körpers, so auch die Baupläne zur Herstellung von Proteinen. Um Proteine herzustellen, müssen die Informationen aus der DNA jedoch erst in eine mobile Version eines Proteinbauplans, die mRNA, übersetzt werden. Proteine haben viele Funktionen im Körper. Sie werden unter anderem benötigt, um neue Zellen herzustellen. Muskeln, Knochen oder Haare bestehen überwiegend aus Proteinen.
Stellt unser Körper Proteine her, geschieht dies in den folgenden Schritten:
Die meisten Zellen bestehen unter anderem aus einem Zellkern, Ribosomen (sogenannte Proteinfabriken), Zytosol (Zellwasser) und einer Zellmembran (Zellhülle).
Ein Ribosom kann die mRNA, also die Kopie von Informationen aus der DNA, lesen. Anhand dieser Bauanleitung stellt das Ribosom Proteine her.
Im Zellkern befindet sich die DNA.
Damit der Körper Proteine herstellen kann, benötigt dieser zunächst einen Bauplan. Die entsprechenden Bauplaninformationen befinden sich auf der DNA im Zellkern.
Der Abschnitt eines Stranges der DNA mit diesen Informationen wird kopiert.
Dabei werden die Proteininformationen der DNA in eine RNA-Kopie umgeschrieben, die sogenannte mRNA: m steht für messenger beziehungsweise Bote, mRNA steht also für Boten-Ribonukleinsäure.
Die Informationen über das zu bauende Protein werden als mRNA-Strang aus dem Zellkern heraus in das Zytosol, das Zellwasser, geschleust.
Die mRNA wandert also vom Ort ihrer Entstehung, dem Zellkern, zum Produktionsort für Proteine, den Ribosomen.
Die Informationen der Kopie des Bauplans, also der mRNA, werden erkannt und vom Ribosom in entsprechende Proteinketten übersetzt.
Der menschliche Körper stellt auf diese Weise körpereigene Proteine her.
Schließlich wird die mRNA aufgespalten und abgebaut.
Die einzelnen Bestandteile der ehemaligen mRNA stehen dem Körper nun wieder für die Entstehung einer neuen mRNA zur Verfügung.
54 Sekunden Wissenschaft – Folge 1: Die Aufgabe der körpereigenen mRNA
Die Rolle der Impfstoff-mRNA¹٫³
Mit dem mRNA-Impfstoff erhält der Körper eine „Bauanleitung“, um ein bestimmtes körperfremdes nicht-infektiöses Virusprotein selbst herzustellen. Dadurch wird wiederum das Immunsystem dazu angeregt, Gedächtniszellen zu bilden und Antikörper gegen dieses Virusprotein und damit gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln. Die mRNA, die im Impfstoff enthalten ist, ist eine künstlich hergestellte Kopie eines Abschnitts des Erbguts von SARS-CoV-2.
Es handelt sich bei der im Impfstoff enthaltenen mRNA nicht um die Kopie des Bauplans für ein körpereigenes Protein, sondern für ein körperfremdes Protein: Gemeint ist das stachelförmige Protein, das sich an der Oberfläche des neuartigen Coronavirus befindet und wegen seines Aussehens als Spike-Protein bezeichnet wird. Dieses Protein ist nicht selbst im Impfstoff enthalten, sondern entsteht erst nach der Impfung in den körpereigenen Zellen.
Das vom Körper hergestellte Virusprotein ist nicht infektiös. Das Protein ist jedoch charakteristisch für SARS-CoV-2. Daher ist bereits die Anwesenheit dieses Teilstückes der Virushülle ausreichend, um das Immunsystem zu aktivieren und einen Impfschutz gegen COVID-19 aufzubauen.
Nach der Impfung gelangt die mRNA von außen in die Zelle. Sie wandert direkt im Zellwasser zum Ribosom, der sogenannten Proteinfabrik. Sie gelangt nicht in den Zellkern.
Die mRNA erreicht das Ribosom, die Proteinfabrik.
Sie wird am Ribosom abgelesen und in Proteinketten übersetzt.
Die Proteinketten werden in das fertige Spike-Protein umgeformt. Diese stachelförmigen Proteine, die sich auch an der Oberfläche des neuartigen Coronavirus befinden, werden wegen ihres Aussehens so genannt. Die Spike-Proteine werden im nächsten Schritt aus der Zelle geschleust.
Das Immunsystem reagiert nun auf das körperfremde Spike-Protein mit einer Immunantwort, nämlich mit spezifischen Antikörpern und Gedächtniszellen gegen das neuartige Coronavirus. Antikörper sind Proteinmoleküle, die Immunzellen gegen Krankheitserreger bilden, während Gedächtniszellen die Erinnerung des Immunsystems an den Erstkontakt mit einem Krankheitserreger sind. Bei einer Infektion mit dem neuartigen Coronavirus kann das Immunsystem einer geimpften Person im Normalfall schnell reagieren und eine Infektion verhindern.
52 Sekunden Wissenschaft – Folge 2: Die Aufgabe der mRNA bei Impfstoffen
mRNA zusammengefasst¹⁻³
Körpereigene und synthetische mRNA haben unterschiedliche Entstehungsorte. Beide Formen der mRNA haben jedoch den Auftrag, mit ihrer Information den Bau eines Proteins zu ermöglichen.
| Körpereigene mRNA | mRNA im Impfstoff | |
|---|---|---|
| Entstehung | Natürlich; ausgehend von der DNA im Zellkern | Synthetisch; im Labor als Kopie einer DNA-Vorlage |
| Transport | Aus dem Zellkern heraus in das Zytoplasma | Gelangt durch die Impfung von außerhalb der Zelle in das Zytoplasma ohne Zugang zum Zellkern |
| Funktion | Proteinbauplan, der vom Ribosom abgelesen wird | Proteinbauplan, der vom Ribosom abgelesen wird |
| Ziel | Herstellung des Proteins nach Bauplan durch das Ribosom und anschließender Abbau der mRNA | Herstellung des Proteins nach Bauplan durch das Ribosom und anschließender Abbau der mRNA |
Quellen
1 Impfstoffe gegen COVID-19: COMIRNATY® von BioNTech/Pfizer. Bundesministerium für Gesundheit: Zusammen gegen Corona. (Letzter Zugriff am 30.11.2022)
2 Plattner H, Hentschel J. Zellbiologie. 5. überarbeitete Auflage. Georg Thieme Verlag; 2017. ISBN 978-3-13-240227-0
3 COVID-19 und Impfen: Antworten auf häufig gestellte Fragen (FAQ): Was wissen wir über mRNA-Impfstoffe? Robert-Koch-Institut. (Letzter Zugriff am 01.12.2022)
