RNA-Technologien: Wirkmechanismen, Anwendungen und Verabreichungsformen

Ribonukleinsäuren (RNA) spielen eine essenzielle Rolle in sämtlichen Zellen aller Organismen. Trotzdem standen diese Moleküle in der öffentlichen Wahrnehmung bis vor kurzem im Schatten der sehr viel bekannteren Desoxyribonukleinsäure (DNA). Erst die Covid-19-Pandemie hat RNAs in Form von mRNA-Impfstoffen in das öffentliche Scheinwerferlicht gerückt: Weniger als ein Jahr nach Ausbruch der Pandemie standen in den meisten westlichen Ländern mRNA-Impfstoffe gegen Sars-CoV-2 zur Verfügung. Dies ist das Resultat jahrzehntelanger Forschung sowohl zur Struktur und Funktion von RNAs als auch zu deren Einsatz als Therapie. In der Schweiz waren im April 2023 etwa ca. 70 Prozent der Bevölkerung gegen Sars-CoV-2 geimpft, die allermeisten mit einem mRNA-Impfstoff.

RNAs kommen natürlicherweise in allen Zellen vor und übernehmen verschiedenste Funktionen. Eine prominente Rolle spielen RNAs in der Herstellung von Proteinen, indem zum Beispiel messenger RNAs (mRNAs) die genetische Information von der DNA im Zellkern ins Zytoplasma übertragen. RNAs nehmen aber auch viele regulatorische Funktionen in der Zelle wahr und können an unterschiedlichste Zielmoleküle binden. Dadurch eignen sie sich potentiell für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere in der Medizin und der Landwirtschaft.

RNA-Technologien, vor allem für therapeutische Anwendungen, werden seit über 30 Jahren entwickelt. Die ersten RNA-basierten Therapien wurden bereits um die Jahrhundertwende zugelassen. Allerdings vermochten sich die Technologien damals noch nicht breit durchzusetzen. Erst in den letzten Jahren wurden entscheidende technische Fortschritte erzielt, etwa, um RNA zu stabilisieren und sie effizient in Zielzellen einzuschleusen. Dies hat dazu geführt, dass innerhalb weniger Jahre gleich mehrere neue RNA-Therapien entwickelt wurden und sich die öffentliche und industrielle Forschung zu RNA-Technologien stark intensivierte. Mit dem Erfolg der mRNA-Impfstoffe gegen Sars-CoV-2 sind RNA-Technologien nun noch stärker in den Fokus gerückt. Auch hierzulande arbeiten verschiedene Forschungsgruppen und -netzwerke, z. B. das Nationale Kompetenzzentrum für RNA & Krankheit (NCCR RNA & Disease), sowie private Unternehmen, an der Forschung und Entwicklung von RNA-Technologien, vor allem im therapeutischen Bereich.

Die für den Bericht relevanten RNA-basierten Methoden wurden anhand der Fachliteratur sowie basierend auf Einschätzungen von Fachpersonen ermittelt und in acht Gruppen unterteilt:

1. Posttranskriptionelles Gen-Silencing,
2. mRNA-Technologien
3. RNA-Aptamere
4. Lange nicht-codierende RNAs
5. RNA-abhängige DNA-Methylierung
6. RNA-Aktivierung (RNAa)
7. Zirkuläre RNAs
8. Ribozyme

Die verschiedenen RNA-basierten Methoden können sich in der Art der verwendeten RNA-Moleküle, in den Zielmolekülen, an welche sie binden, und/oder im Wirkmechanismus unterscheiden.

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Standard-Nummer: ISSN (online) 2297–1807 / DOI: doi.org/10.5281/zenodo.10926878