Efficiënt en stabiel – nieuwe technologieën voor de productie van mRNA-gebaseerde geneesmiddelen

Nieuwe chitosanpartikels en verankerings- technologieën moeten helpen om mRNA- en andere werkstoffen efficiënter te produceren. © Fraunhofer IPK / Larissa Klassen / Nieuwe chitosanpartikels en verankerings- technologieën zullen helpen om mRNA-therapieën en andere medicijnen efficiënter te produceren. © Fraunhofer IPK / Larissa Klassen

mRNA-gebaseerde vaccins waren een van de belangrijkste elementen bij de bestrijding van het coronavirus. De technologie werd oorspronkelijk ontwikkeld voor de kankerbehandeling en kan worden ingezet bij de strijd tegen vele ziekten. Het Fraunhofer IPK onderzoekt nu samen met partners uit wetenschap en industrie hoe mRNA-therapeutica en andere medicijnen beter geproduceerd en effectiever toegepast kunnen worden.

De grote uitdaging bij het gebruik van RNA-moleculen voor medische doeleinden blijft dat ze zeer snel enzymatisch worden afgebroken. Dat betekent: zonder een speciale bescherming kunnen ze in het lichaam van een mens niet lang genoeg bestaan om op de juiste plek hun werking te ontplooien. Voor de productie van vaccins werden de mRNA-moleculen ingekapseld in een beschermende lipidehuls. De momenteel beschikbare technologieën voor het vervaardigen van dergelijke lipide-nanodeeltjes en het inkapselen van de moleculen zijn echter nog beperkt in hun efficiëntie en stabiliteit.

In het project »Gericht en langdurig vrijmaken van werkzame stoffen ingekapseld in chitosan-nanodeeltjes« werken daarom de FDX Fluid Dynamix GmbH, de Heppe Medical Chitosan GmbH, de Martin-Luther-Universiteit Halle-Wittenberg en het Fraunhofer IPK aan het onderzoek en de optimalisatie van nieuwe chitosan-deeltjes en hulpstoffen, om de productie duurzamer, milieuvriendelijker en flexibeler te maken en het transport van werkzame stoffen te verbeteren. Het project wordt tot eind 2025 gefinancierd door het Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) met in totaal 6 miljoen euro.

Om de nanodeeltjes te stabiliseren voor het transport van mRNA-therapeutica en andere werkzame stoffen, onderzoeken de wetenschappers de invloed van de samenstelling van de deeltjes en de procesvoering op de eigenschappen van de nanodeeltjes. Op basis hiervan ontwikkelen ze nieuwe nanodeeltjes-formuleringen en innovatieve inkapselsystemen, zogenaamde Drug-Delivery-Systems (DDS), voor een gecontroleerde lokale vrijgave van de werkzame stoffen. Als resultaat van het fundamentele onderzoeksproject moet een platformtechnologie ontstaan die het mogelijk maakt om de deeltjes-eigenschappen en de vrijgaveperiode gericht te regelen voor een mRNA-werkzame stof.

»De wisselwerking tussen deeltjes-eigenschappen, werkzame stof en dragersysteem is nog niet volledig onderzocht. Door de eigenschappen van de nanodeeltjes zoals grootte, lading en afbreekbaarheid aan te passen en een geschikte biocompatibele dragermatrix te identificeren, willen we de werkzaamheid van mRNA- en andere werkzame stoffen over een langere periode mogelijk maken,« zegt Christoph Hein, afdelingshoofd Mikroproductietechniek bij het Fraunhofer IPK. »Op deze manier zouden patiënten een effectievere behandeling kunnen krijgen.«

De stabilisatie van RNA-complexen en hun lokale en gecontroleerde vrijgave is essentieel, zodat het hoge therapeutische potentieel van mRNA-medicatie bijvoorbeeld voor tumorbehandelingen, maar ook voor de therapie van lokale aandoeningen van specifieke organen zoals het oog of het binnenoor, kan worden benut. De beoogde onderzoeksresultaten van het project kunnen bovendien helpen om herhaalde toediening van de werkzame stoffen te voorkomen. Dit is tot nu toe, zoals mRNA-gebaseerde vaccins hebben aangetoond, vanuit technologisch oogpunt niet mogelijk.