Erfolgreicher Abschluss des Base-Lipid-Projekts zu Lipid-Nanopartikeln (LNP)
Der Nutzen von Ribonukleinsäuren (RNA) als Medikamenten-Wirkstoffen, die in Lipid-Nanopartikeln (LNP) verkapselt werden, ist enorm. Basierend auf dieser Technologie könnten eine Vielzahl neuer Therapien entwickelt werden. Um das volle Potenzial dieser Wirkstoffe nutzen zu können, sind zur Erleichterung des Zelleintritts bessere Verpackungen der RNAs durch neuartige Lipide erforderlich, um stabilere, sichere, sowie biologisch abbaubare Wirkstoffvehikel (Trägersubstanzen) zu erhalten, welche idealerweise zielsicher den Erkrankungsherd erreichen. Mit diesem Anspruch hat sich der Forschungsverbund BASE-Lipid gegründet, welcher vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE/BMWK) mit einer Gesamtsumme von 13 Millionen € gefördert wurde. Das Konsortium vereint die Expertisen der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, dem Start-Up NGP Polymers aus Jena, dem Unternehmen ISAR Bioscience und der Großindustrie mit Evonik AG und Bayer AG.
Dazu wurden entsprechende Syntheseschritte inklusive der notwendigen Analytik erforscht und weiterentwickelt, um neue Lipide und Polymere in entsprechender Qualität und ausreichender Reinheit und Menge herstellen und überprüfen zu können. Es wurden auch neue Kombinationen aus Kernbausteinen und Lipiden („Oligonukleotid-Lipid-Konjugate“) erschaffen. Dies war die Grundlage, um im nächsten Schritt über Tausend unterschiedliche Formulierungen für mRNA-Lipid-Nanopartikel zu generieren. Um die schiere Menge an Herstellungsmöglichkeiten für Lipide und Polymere sowie die Kombinatorik zu LNP beherrschbar zu halten, setzte das Konsortium auf ein iteratives Verfahren. So konnten durch die Rückschlüsse mit Erkenntnissen der vorangegangenen Synthese- und Formulierungsrunden die Entwicklungsrichtungen der nächsten Runden gesteuert bzw. verbessert werden. Die erzeugten LNP wurden detailliert charakterisiert und unter anderem auf ihre Stabilität, Expression und Toxizität getestet. Überlegene Eigenschaften gegenüber den Standards von Comirnaty/Spikevax (BioNTech/Moderna) waren entscheidende Kriterien für die nächsten Iterationsschritte.
Um ein möglichst breites Bild der Besonderheiten der jeweiligen LNPs zu erhalten, wurden diese unter anderem in menschlichen ausdifferenzierten Zellen, z. B. Herzmuskel-, Blutgefäßwand- und verschiedenen Immunzellen oder Zellen des zentralen Nervensystems (ZNS), sowie auch in Co-Kulturen untersucht. Dadurch konnte zum einen eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erreicht werden, zum anderen wurden damit viele Tierversuche ersetzt und somit gänzlich vermieden. Anhand der entsprechenden Expressionsprofile konnten unter anderem neue LNP identifiziert werden, die eine deutlich stärkere Zielexpression im Herzen (Kardiomyozyten) oder im ZNS/Gehirn ermöglichen. Einige der neuen LNP wiesen auch bessere Zielgewebs-Erreichung des ZNS auf - eine entscheidende Voraussetzung für die zukünftige Verwendung als Medikamente im ZNS.
Ein weiterer Meilenstein im Projekt war die Entdeckung von immuno-modulierenden LNP-Formulierungen. Diese beeinflussen Immunzellen von Patienten mit Autoimmun-Erkrankungen günstig durch Verbesserungen der körpereigenen entzündlichen Immunreaktionen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass potentielle Polyethylenglykol (PEG)-assoziierte Immunreaktionen der generellen Bevölkerung unter Verwendung von Polyoxazolin-Lipiden (POx-Lipiden) statt der bisher verwendeten PEG-Lipiden als Standard-Inhaltsstoffe vermieden werden können. Dies ermöglicht eine weitreichende Verbesserung der (Patienten-)Sicherheit bei Gabe von LNP-Medikamenten, vor allem im Hinblick auf wiederholte Dosierung oder Dauermedikation.
Zu diesen neuen LNP-Formulierungen wurden die erforderlichen Dokumente für eine (prä-)klinische Weiterentwicklung bei einem „Scientific Advice“-Treffen den Zulassungsagenturen Paul-Ehrlich-Institut (PEI) und BfArM vorgelegt, wodurch eine klare Planung der nächsten Schritte für Verwendungen als Medikamente ermöglicht wird. Das Ziel der Konsortialpartner ist, diese Entwicklung voranzubringen, um in naher Zukunft Patienten erste Medikamentenkandidaten zur Verfügung stellen zu können.
