Die Herstellung antiviraler mRNA-Impfstoffe dürfte durch eine an der TU Graz entwickelte Synthese eines RNA-Grundbausteins effizienter, nachhaltiger und kostengünstiger werden. Die Methode zur Herstellung von Pseudouridin haben die Forschenden der TU Graz und des acib (Austrian Centre of Industrial Biotechnology) in der jüngsten Ausgabe von „Nature Communications“ veröffentlicht. Mit Pseudouridin wird der Abwehrmechanismus der Körpers ausgetrickst.
Anders als herkömmliche Vakzine wirken mRNA-Impfstoffe nicht durch abgeschwächte Krankheitserreger. Vielmehr bringt man per Impfung die direkte Bauanleitung (synthetisch hergestellte RNA) für immunogen wirksame Proteine in die Zellen. Diese mRNA-Bauanleitung wird von den Körperzellen genutzt, um das spezifische Antigen selbst zu produzieren. Wird es dann den Immunzellen präsentiert, wird die gewünschte spezifische Immunantwort ausgelöst.
Damit das menschliche Immunsystem der in die Zelle eingebrachte mRNA nicht zu früh den Garaus macht, wird die mRNA chemisch modifiziert – der RNA-Baustein kann durch das C-Nukleosid Pseudouridin ersetzt werden. Dadurch wird die synthetisch hergestellte RNA in der Zelle des Patienten nicht als „fremde“ Erbsubstanz erkannt und abgewehrt, sondern akzeptiert.
Martin Pfeiffer, Andrej Ribar, Bernd Nidetzky sprechen von einer „Traumreaktion“.
Die Herstellung dieses Bestandteils war bisher jedoch langwierig und energieaufwendig und es mussten toxische Reagenzien und seltene Rohstoffe eingesetzt werden. Trotz allem betrug die Effizienz der Umwandlung des natürlich vorkommenden Uridin in den gewünschten Baustein nur 40 bis 50 Prozent.
Den Grazer Forschenden ist die erste enzymgetriebene biokatalytische Synthese von Pseudouridin gelungen. Die biokatalytischen Synthese von Pseudouridin sei „hocheffizient“, wie die drei Studienautoren Martin Pfeiffer, Andrej Ribar und Bernd Nidetzky vom Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik der TU Graz und acib zusammenfassten. „Die Kaskadenumwandlung von Uridin in Pseudouridin verdient aus unserer Sicht die Bezeichnung ‚Traumreaktion‘ sowohl aus allgemeiner organischer Synthese als auch aus prozesschemischer Sicht“, hielten die Autoren fest.
Vier Parallel laufende Reaktionen
Anstatt der bisherigen vier bis acht Prozessschritte sei bei dem alternativen Herstellungsprozess von Pseudouridin aus Graz nur ein Prozessschritt mit vier parallel laufenden Reaktionen erforderlich, teilte die TU Graz am Dienstag mit. Zudem können sie bei Raumtemperatur stattfinden. Als Katalysatoren werden die vier Enzyme Uridin Phosphorylase, Phosphopentose Mutase, Pseudouridin Monophosphate Glycosidase Phosphatase – die laut den Autoren recht einfach mit E. coli Bakterien hergestellt werden können – eingesetzt. Der einzige anfallende Abfall sei Phosphat, welches jedoch noch während des Katalyseprozesses rezykliert werde. Mit der Synthese erziele man bei der Umwandlung eine Ausbeute von mehr als 92 Prozent.
„Unsere Arbeit zeigt, dass die Biokatalyse eine potente Alternative zur chemischen Synthese von C-Nukleotiden wie Pseudouridin darstellt“, fasste Bernd Nidetzky, der Leiter des Instituts für Biotechnologie und Bioprozesstechnik der TU Graz und CSO des acib, zusammen. Die Produktion im größeren Maßstab könnte mittelfristig auch die Herstellung von mRNA-Impfstoffen günstiger machen, zeigte man sich vonseiten der TU zuversichtlich.
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(APA/red.)
