Es war erwartet worden, ist aber zugleich auch eine Überraschung. Denn in den vergangenen Jahren fielen die Entscheidungen der Nobelpreis-Juroren in Stockholm oft anders aus, als man zuvor gemutmaßt hatte. Doch nun haben sie ihn bekommen, den Medizin-Nobelpreis: die Biochemikerin Katalin Karikó und der Immunologe Drew Weissman. Seit 2021 galten sie als Nobel-Kandidaten. Denn sie haben die Grundlagen der mRNA-Impfstoffe gegen Covid-19 gelegt, die eine wichtige Rolle in der Corona-Pandemie spielten.

Durch ihre „bahnbrechenden Erkenntnisse“ hätten sie dazu beigetragen, dass „während einer der größten Bedrohungen für die menschliche Gesundheit in der Neuzeit“ Impfstoffe in einer beispiellosen Geschwindigkeit entwickelt werden konnten, erklärten die Juroren des Nobelkomitees des schwedischen Karolinska-Instituts bei der Vorstellung der Preisträger am Montag in Stockholm. Der Preis ist in diesem Jahr mit elf Millionen Schwedischen Kronen dotiert, umgerechnet etwa 950.000 Euro.

Die Impfstoffe – hierzulande bekannt als Vakzine von Biontech/Pfizer und Moderna – seien während der Corona-Pandemie weltweit viele Milliarden Mal verimpft worden und hätten Millionen Leben gerettet, sagten die Nobel-Juroren. Und zwar auf der Grundlage der Technologie, die Katalin Karikó und Drew Weissman entwickelten.

Nobelpreis als Krönung eines sehr schwierigen Weges

Für die aus Ungarn stammende Katalin Karikó ist der Nobelpreis die Krönung eines langen und sehr schwierigen Weges. Sie sei überwältigt gewesen, als sie den Anruf am Morgen erhielt, sagte Thomas Perlmann, der Sekretär des Medizin-Nobelkomitees. Sie sehe die Ehrung im Zusammenhang mit ihrer Situation als Wissenschaftlerin über viele Jahre hinweg. 

Karikó wurde 1955 in der ungarischen Stadt Szolnok geboren. Sie interessierte sich schon früh für Biologie und begann 1973 ein Biologiestudium an der Universität Szeged. Während ihrer Doktorarbeit kam sie zum ersten Mal mit der RNA in Kontakt und versuchte, diese im Labor herzustellen.

Während in der DNA im Kern jeder Zelle unser Erbgut gespeichert ist – die Informationen für den Bau unseres gesamten Körpers –, hat die RNA viele Funktionen. Sie dient unter anderem dazu, genetische Informationen aus dem Zellkern in die Zelle zu bringen, damit dort Proteine gebildet werden, die verschiedenste Aufgaben im Körper erfüllen. Dies passiert in den Ribosomen. Der Prozess nennt sich Proteinsynthese.

Katalin Karikó blieb an der Idee dran, die mRNA therapeutisch zu nutzen

Ohne Proteine, die Werkzeuge für unzählige Prozesse im Körper, wäre das Erbgut nur ein Bauplan, der im Zellkern liegt. Niemals würde daraus ein lebendiges Gebäude entstehen. Die Botin wiederum, die den Bauplan zu den Bauarbeitern in der Zelle bringt, nennt sich Messenger-RNA (mRNA). Und genau diese befindet sich auch in den Impfstoffen von Biontech/Pfizer und Moderna.

Die mRNA war erst 1960 entdeckt worden, und Karikó kam während ihrer Forschung auf die Idee, dass man künstliche mRNA nutzen könnte, um Zellen zur Produktion wichtiger Proteine anzuregen, die bei manchen Krankheiten fehlen. „Ich stellte mir vor, dass jeder etwas mRNA im Kühlschrank hat oder im Gefrierschrank“, erzählt sie heute. „Und wenn man am Fuß eine Blase hat oder sonst etwas, dann schmiert man mRNA darauf, und das heilt. So dachte ich mir das.“ 

Das war ein recht naiver Ansatz, wie sie heute weiß. Und in der Forschung sah man Karikós grundlegende Beschäftigung mit der mRNA gleich ganz als Irrweg, während Milliarden an Fördergeldern in die Erforschung der DNA flossen. Die ungarische Pharmafirma, für die sie arbeitete, zahlte irgendwann keine Gelder mehr. Sie verlor ihre Postdoc-Stelle und wanderte 1985 in die USA aus – mit ihrem Mann Béla Francia, einem Ingenieur, und ihrer zweieinhalbjährigen Tochter Zsuzsanna, die später zweifache Olympiasiegerin und fünffache Weltmeisterin im Rudern wurde.

Auch in den USA hatte es Katalin Karikó nicht leicht. Als sie Anfang der 1990er-Jahre Assistenzprofessorin an der University of Pennsylvania war, blieb sie ihrer Vision treu, mRNA als Therapeutikum zu nutzen, obwohl es ihr schwerfiel, Forschungsförderer von der Bedeutung ihres Projekts zu überzeugen, schilderten die Nobel-Juroren. Doch inzwischen gab es technische Neuerungen, unter anderem ein Gerät, Thermocycler genannt, mit dem es gelang, DNA schnell zu vermehren und daraus RNA zu gewinnen. Auch gab es inzwischen Möglichkeiten, mRNA schnell in eine Zelle zu bringen, worauf diese Proteine produzierte.

Ein kleines Gespräch am Computer führte zur Zusammenarbeit

Der Erfolgsweg für Karikó begann, als sie an der University of Pennsylvania einen neuen Kollegen kennenlernte: den Immunologen Drew Weissman. Der 1959 in Massachusetts geborene Wissenschaftler hatte in Boston in Immunologie und Mikrobiologe promoviert und unter anderem am amerikanischen Forschungszentrum NIAID gearbeitet, bei dem Immunologen Anthony Fauci. 1997 wechselte er an die University of Pennsylvania in Philadelphia.

Dort trafen die beiden zusammen. Weissman interessierte sich vor allem für dendritische Zellen, die wichtige Funktionen bei der Immunüberwachung und der Aktivierung impfstoffinduzierter Immunantworten haben. Und es kam zu einem Dialog am Kopierer auf dem Flur, der sich etwa folgendermaßen abgespielt haben soll: Karikó: „Ich kann RNA machen.“ – Weissman: „Ich will einen Impfstoff gegen HIV machen. DNA funktioniert nicht, kann ich von dir RNA bekommen?“ – Karikó: „Kein Problem!“

„Angeregt durch neue Ideen begann bald eine fruchtbare Zusammenarbeit zwischen den beiden, bei der es darum ging, wie verschiedene RNA-Typen mit dem Immunsystem interagieren“, schrieben die Nobel-Juroren. Doch es gab ein Problem: Dendritische Zellen erkannten unter Laborbedingungen (in vitro) die mRNA als Fremdkörper und bekämpften sie. Die mRNA aus Säugetierzellen führte nicht zu derselben Reaktion. Und zwar deshalb, weil sie auf bestimmte Weise chemisch verändert war, wie Karikó und Weissman erkannten. 

Impfstoff-Entwicklung baute auf eine lange Vorarbeit auf

„Sie produzierten verschiedene mRNA-Varianten mit jeweils einzigartigen chemischen Veränderungen in ihren Basen, die sie an dendritische Zellen weitergaben“, schilderten die Nobel-Juroren. „Die Ergebnisse waren verblüffend: Durch den Einbau von Basenmodifikationen in die mRNA wurde die Entzündungsreaktion nahezu unterbunden.“ Die Modifizierung der Basen geschieht über bestimmte enzymatisch gesteuerte Reaktionen. Die Forscher erkannten, dass ihre Ergebnisse eine große Bedeutung für die Verwendung von mRNA als Therapie hatten. 2005 veröffentlichten sie ihre Erkenntnisse, 15 Jahre vor Beginn der Corona-Pandemie. 

Die Grundlagenforschung von Karikó und Weissman habe die Tür geöffnet für eine ganz neue Art von viel besser passenderen und wirksameren Behandlungen für alle möglichen Krankheiten, erklären Forscher. Ganz besonders gehe es dabei um Krebsmedikamente. Die neue Technologie-Plattform könnte auch für Impfstoffe gegen andere Infektionskrankheiten genutzt und in Zukunft zur Bereitstellung therapeutischer Proteine (wie es Karikó von Anfang an angestrebt hatte) eingesetzt werden.

2013 kam Karikó nach Deutschland zum Mainzer Biotechnologie-Unternehmen Biontech. Sie arbeitete an einer mRNA-Therapie gegen Krebs. Sie habe gehofft, dass es irgendwann „wenigstens einem Patienten“ durch ihre Behandlung besser gehen werde, sagte sie. 2020 begann die Corona-Pandemie, und ein Impfstoff gegen Covid-19 wurde gebraucht.

Bereits zehn Jahre zuvor hatten mehrere Unternehmen an Impfstoffen auf der Grundlage der „nukleosid-modifizierten mRNA“ gearbeitet, für die Karikó und Weissman jetzt den Nobelpreis erhalten haben. Es ging um Impfstoffe gegen das Zika-Virus und das Mers-Coronavirus, das eng mit Sars-CoV-2 verwandt ist. Die Arbeiten bildeten die Grundlage dafür, dass nach dem Ausbruch der Corona-Pandemie in „beeindruckender Flexibilität und Geschwindigkeit“ mRNA-Impfstoffe entwickelt werden konnten, wie die Nobel-Juroren erklärten.

In der Frühphase der Pandemie war Schnelligkeit gefragt, so die Forscher

Die neue Technologie-Plattform könne auch für Impfstoffe gegen andere Infektionskrankheiten genutzt werden, heißt es. Sie könnte in Zukunft zur Bereitstellung therapeutischer Proteine (wie es Karikó von Anfang an angestrebt hatte) und zur Behandlung einiger Krebsarten eingesetzt werden. 

Bei der mRNA-Impfung gegen Covid-19 gelangt die mRNA – in winzigste Lipidhüllen gepackt – zu den Zellen. Sie enthält den Bauplan für ein bestimmtes Protein des Virus, das sogenannte Spike-Protein. Dieses wird von den Protein-Fabriken in der Zelle, den Ribosomen, nach Vorlage hergestellt. Das Immunsystem identifiziert das neue Protein sofort als Eindringling und bekämpft es. Sein Steckbrief wird im Immunsystem vermerkt.

Insgesamt habe es 13 Milliarden Impfungen gegen Covid-19 weltweit gegeben, die Impfstoffe hätten „Millionen von Leben gerettet und bei vielen weiteren Menschen schwere Krankheiten verhindert“, erklärten die Nobel-Juroren. „Das Virus zirkuliert weiter, und es gibt sehr viele Varianten der Verbreitung“, sagte die Immunologin Gunilla Karlsson Hedestam vom Nobelkomitee des Karolinska-Instituts. „Gerade in der Frühphase der Pandemie war es sehr wichtig, Leben zu retten.“ Mittlerweile hätten die meisten Menschen aufgrund des Kontakts mit dem Virus und mehrerer Impfungen ein gewisses Maß an Immunität entwickelt.

Jeder muss immer wieder abwägen zwischen Nutzen und Risiken

Bei der Nobel-Präsentation wurden auch Fragen zur Geschwindigkeit der Impfstoffentwicklung gestellt und Sorgen hinsichtlich möglicher Langzeit-Nebenwirkungen geäußert. Die Nobel-Juroren verteidigten diese Geschwindigkeit. In der damaligen Situation sei es „die richtige Entscheidung“ gewesen, „sehr schnell zu sein“, sagte der Endokrinologe Olle Kämpe vom Nobelkomitee. „In anderen Fällen kann es meiner Meinung nach sinnvoll sein, etwas langsamer vorzugehen.“

„Gewiss, mRNA-Impfstoffe sind erst seit einiger Zeit verfügbar“, sagte der Molekularbiologe Rickard Sandberg. Allerdings seien die Impfstoffe bisher milliardenfach verimpft worden, und die Anzahl der bis heute festgestellten Nebenwirkungen sei äußerst begrenzt. „Ich glaube nicht, dass es große Bedenken gibt.“

Olle Kämpe ergänzte: Die mRNA könne „nicht in den Zellkern, in die DNA, integriert werden“. Er verwies darauf, dass als seltene Nebenwirkung eine Myokarditis auftreten könne. Diese betreffe vor allem junge Männer, habe aber normalerweise keine Langzeitfolgen. „Wie wir wissen, können dagegen die Folgen einer Covid-Erkrankung definitiv langfristige gesundheitliche Auswirkungen haben“, sagte Thomas Perlmann. Man müsse also abwägen zwischen den „sehr geringen Auswirkungen des Impfstoffs“ und dem Risiko, schwer an Covid-19 zu erkranken.

Gesundheit

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Gewissheit stärken, dass Impfstoffe effizient und sicher sind

Die Impfgegnerbewegung ziele ganz speziell auf die mRNA-Impfung, sagte ein Journalist bei der Vorstellung der Nobelpreisträger. Und er fragte, was die Forschergemeinde tun müsse, um die Vertrauenslücke bei Teilen der Bevölkerung zu schließen. Man müsse weiter kommunizieren, wie diese Impfstoffe wirken, antwortete Gunilla Karlsson Hedestam. Trotz der schnellen Entwicklung der Impfstoffe habe es keine „Kompromisse bei den Sicherheitsvorgaben“ gegeben, betonte sie. „Vielleicht wird das nicht immer verstanden.“ Außerdem sei dem Ganzen eine jahrzehntelange Grundlagenforschung vorausgegangen.

Die diesjährige Entscheidung der Nobelversammlung kann auch als bewusstes Statement verstanden werden. Zwar kommen die Vorschläge für die Nobelpreis-Kandidaten von einem fünfköpfigen Komitee. Aber die 50-köpfige Nobelversammlung wählt am Ende die Preisträger. Er denke nicht, dass sich entschiedene Impfgegner von der Nobelpreisvergabe beeinflussen ließen, sagte Olle Kämpe vom Nobelkomitee. Er denke jedoch, dass ein Nobelpreis für diese Impfstoffe bei unsicheren und zögernden Menschen die Gewissheit stärken könne, dass die Impfstoffe effizient und sicher seien.

Mit Katalin Karikó hat jetzt die dreizehnte Frau seit 1901 den Medizin-Nobelpreis erhalten. Diesen wenigen geehrten Frauen stehen 214 Männer gegenüber.