Im Mausmodell getestet: mRNA-Nanopartikel gegen Erdnuss-Allergie

In einer aktuellen Studie konnten Mäuse mit Erdnuss-Allergie mit mRNA-Nanopartikeln therapiert werden. Die neue Technologie könnte auch zur Behandlung anderer Allergien und Autoimmunkrankheiten eingesetzt werden.

Als Inspiration diente den Studienautoren von der US-amerikanischen University of California in Los Angeles (UCLA) die Technologie, die den mRNA-basierten SARS-CoV-2-Impfstoffen zugrunde liegt. Sie haben einen Nanopartikel entwickelt, der mRNA in spezifische Leberzellen bringt, die den Körper dazu bringen Erdnuss-Proteine zu tolerieren. Beim Test im Mausmodell zeigte sich, dass die Nanopartikel Erdnussallergie nicht nur behandeln, sondern auch vorbeugen konnten.

„Soweit wir wissen, wurde mRNA bisher noch nicht bei allergischen Erkrankungen eingesetzt“, erklärte Autor Dr. André Nel von der UCLA. „Wir konnten zeigen, dass unsere Plattform funktioniert, um Erdnuss-Allergien abzumildern und wir glauben, das gleiche könnte für andere Allergene in Nahrungsmitteln oder Medikamenten sowie für Autoimmunerkrankungen gelten.“

Die Forschenden konzentrierten sich aus zwei Gründen auf die Leber. Zum einen ist das Organ darauf trainiert, auf fremde Substanzen wie etwa Allergene zu reagieren. Zum anderen werden die antigenpräsentierenden Zellen in der Leber gebildet. Dabei baut die Studie auf früheren Ergebnissen von Nel und seinen Kollegen auf. Bereits 2021 konnten sie zeigen, dass Nanopartikel, die ein speziell ausgewähltes Proteinfragment – Epitop – in die Leber transportierten, Allergie-Symptome auf Hühnerei-Protein reduzieren konnten. Im Jahr darauf konnten sie ein Epitop identifizieren, das Erdnuss-Allergie bei Mäusen milder konnte, wenn es per Nanopartikel in die Leber gebracht wurde. Die Forschenden haben das Design ihres Nanapartikels verbessert, indem sie ein Zuckermolekül auf seiner Oberfläche verankerten, dass spezifisch antigenpräsentierende Zellen binden kann, die Verwendung von mRNA war ein weiterer Schritt nach vorn.

Für die verbesserten Nanopartikel haben die Forschenden Teile der mRNA so designt, dass sie für bestimmte Epitope kodieren, in diesem Fall für ein bestimmte Erdnuss-Proteinfragment. Die Verwendung von mRNA vereinfacht die „Beladung“ der Nanopartikel und eliminiert den Forschenden zufolge Schwierigkeiten, die damit einhergehen mehr als ein Epitop für die Nanopartikel zu verwenden. Dieser Vorteil könnte mehr Anwendungsmöglichkeiten bieten, etwa wenn mehrere Epitope zur Therapie einer Allergie benötigt werden oder mehrere Allergien behandelt werden sollen.

Um zu testen, ob der verbesserte Nanpartikel gegen Allergien wirkt, verabreichten sie die Nanopartikel an sechs Mäuse. Diese bekamen zwei Dosen, jeweils im Abstand einer Woche. Eine andere Gruppe von sechs Mäusen bekam Nanopartikel mit der gleich mRNA, aber ohne Zuckermolekül auf der Oberfläche. Eine dritte Gruppe von Mäusen bekam Nanopartikel mit mRNA, die nicht für ein Epitop oder irgendein anderes Protein kodierte. Eine Woche nach der zweiten Dosis wurde Erdnussprotein an die Mäuse verfüttert, um sie für Erdnüsse zu sensibilisieren. Nach einer weiteren Woche folgte eine Erdnussexposition, um einen anaphylaktischen Schock auszulösen.

Mäuse, die mit dem verbesserten Nanapartikel vorbehandelt worden waren, zeigten mildere Allergiesymptome verglichen mit den Mäusen die Nanapartikel ohne Zuckermolekül bekommen hatten. Die schwersten Symptome zeigte die Kontrollgruppe ohne Behandlung und die Gruppe mit Nanpartikel mit Zuckermolekül und nichkodierender mRNA. Bei einem weiteren Experiment wurde die Reihenfolge verändert, sodass die Mäuse vor der Gabe der Nanopartikel sensibilisiert wurden. Auch hier schnitt der verbesserte mRNA-Nanopartikel am besten ab.

Bei beiden Versionen des Experiments maßen die Froschenden die Level spezifischer Immunzellen, bestimmter Antikörper, Enzyme und Zytokine, die das Ergebnis bestätigten, dass Nanopartikel mit Zuckermolekül und kodierender mRNA die Toleranz der Mäuse gegenüber Erdnussprotein verbesserten.

Nel schätz, dass die Nanopartikel in etwa drei Jahren in klinischen Studien getestet werden könnten, abhängig vom Erfolg weiterer In-vitro-Versuche. Das Team untersucht auch die Möglichkeit, ob die Nanopartikel zur Therapie von Diabtes Typ I eingesetzt werden könnten. (ja)