mRNA-Impfstoffe kamen erstmals während der Covid-19-Pandemie in großem Stil zum Einsatz. Inzwischen werden sie auch gegen zahlreiche weitere Krankheiten entwickelt, darunter gegen bestimmte Arten von Krebs. Ein wichtiger Inhaltsstoff dieser Vakzinen sind Lipid-Nanopartikel (LNPs), die die empfindliche mRNA vor dem Abbau schützen und ihren Eintritt in die Zellen erleichtern. Doch diese stabilisierenden Substanzen sind nur im gefrorenen Zustand stabil und verlieren aufgetaut innerhalb weniger Tage ihre Funktion.
Bislang müssen mRNA-Impfstoffe deshalb tiefgekühlt gelagert und transportiert werden. Das erschwert ihre Verbreitung in Regionen, in denen keine durchgehende Kühlung gewährleistet ist, und sorgt außerdem dafür, dass immer wieder große Mengen abgelaufener Impfstoffe entsorgt werden müssen.
Unterstützung durch KI-Algorithmus
Ein Team um Jinbi Tian vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) im Cambridge hat nun eine Möglichkeit gefunden, mRNA-Impfstoffe auch bei Raumtemperatur haltbar zu machen. Schon früher war es den Forschenden gelungen, bestimmte Lipid-Nanopartikel mit Hilfsstoffen wie Polymeren zu stabilisieren. Doch ausgerechnet bei den Lipid-Nanopartikeln, die in den mRNA-Impfstoffen von Moderna und Pfizer zum Einsatz kommen, scheiterte das Verfahren. „Wir haben versucht, Hilfsstoffe einzusetzen und zu testen, die wir zuvor erfolgreich zur Stabilisierung von LNPs verwendet hatten, aber es hat einfach nicht funktioniert“, erzählt Tians Kollegin Ana Jaklenec.
Um die Suche nach funktionierenden Hilfsstoffen zu beschleunigen, nutzte das Team einen eigens zu diesem Zweck entwickelten KI-Algorithmus namens AGENT („Algorithm-Guided Experimental Design for Lipid Nanoparticle Thermostabilization“). „AGENT gewinnt maximale Informationen aus spärlichen experimentellen Datensätzen und ermöglicht so eine effiziente Optimierung der Impfstoffzusammensetzung“, erklären die Forschenden. Der Algorithmus analysierte fast 50 von der FDA zugelassene Hilfsstoffe und schlug vielversprechende Kombinationen vor, die die Forschenden anschließend experimentell testeten.
