1994 wurde das Konzept der selbstverstärkenden mRNA (saRNA) erstmals bei der Anwendung des Semliki Forest Virus (SFV) eingesetzt. Auch andere gut erforschte Alphaviren wie das Sindbis-Virus und das Venezolanische Pferdeenzephalitis-Virus werden für die saRNA-Produktion eingesetzt. saRNA umfasst, genau wie nicht-amplifizierende mRNA, eine 5'-Kappe, 5'-UTR, eine offene Leserahmenregion (ORF), 3'-UTR und einen 3'-Poly(A)-Schwanz.
Da sich ssRNAs jedoch mit Hilfe einer Replikase, die sich stromabwärts der 5'-UTR befindet, selbst replizieren können, unterscheiden sie sich erheblich von nicht-amplifizierenden mRNAs. Es gibt vier nichtstrukturelle Proteine (nsP1, nsP2, nsP3 und nsP4), die von Alphaviren abgesondert werden. nsP1 verfügt über GTase- und N7MTase-Aktivität, und nsP2 zeigt RTPase-Aktivität und caps die IVT-mRNA, um Cap 0 zu bilden. Als Protease und Helikase erleichtert nsP2 auch die Verarbeitung des gesamten nsP-Komplexes. nsP3 spielt eine Rolle bei der Hemmung der antiviralen Reaktion, indem es mit mehreren Wirtszellproteinen interagiert. Das am stärksten konservierte Protein in Alphaviren ist nsP4, das die Funktion der RNA-abhängigen RNA-Polymerase (RdRp) bereitstellt und die Kopienzahl der ursprünglichen ITV-mRNA erhöht.
Dieses virale Protein ist stark immunogen und verfügt über eine kodierende Sequenz von mehr als 7,000 Basenpaaren, was die Größe des Antigens in solchen Impfstoffen begrenzt.
Anwendung von saRNA
saRNA-Impfstoffe gegen Viruserreger
Im September 2023 gaben Arcturus Therapeutics und CSL bekannt, dass die EMA ihren Marktzulassungsantrag (MAA) für den Impfstoff ARCT-154, einen selbstverstärkenden mRNA-Impfstoff (sa-mRNA) zur Prävention von COVID-19, genehmigt hat. Arcturus und CSL erwarten eine Genehmigungsentscheidung der Europäischen Kommission im Jahr 2024. Japans MHLW genehmigte ARCT-154 im Dezember 2023.
Der Impfstoff ARCT-154 basiert auf dem venezolanischen Pferdeenzephalitisvirus (VEEV) und besteht aus einem Replikon, in dem die Strukturproteine des VEEV durch die Kernproteine des SARS-CoV-2 ersetzt sind. Im Vergleich zum mRNA-Booster-Impfstoff der ersten Generation zeigt ARCT-154 eine Nichtunterlegenheit gegenüber dem ursprünglichen Stamm und eine überlegene Immunogenität gegenüber der Variante Omicron BA.4/5.
Mehrere andere saRNA-basierte Impfstoffe befinden sich in klinischen oder präklinischen Studien. Diese Impfstoffe zielen auf Krankheitserreger ab, darunter SARS-CoV-2, Influenzavirus, Tollwutvirus, Zika-Virus, Ebolavirus, VEEV, HIV-1 und bestimmte Mikroben, die bakterielle Infektionen oder Parasitenbefall sowie Krebs verursachen.
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