RNA-basierte Wirkstoffe nutzen RNA als Bauanleitung, damit Zellen bestimmte Proteine herstellen – etwa solche, die Gene gezielt verändern. Dafür muss die RNA unbeschädigt ins Zellinnere gelangen. Dafür kommen bislang unter anderem von Viren abgeleitete Transportvehikel oder Lipidnanopartikel zum Einsatz, also winzige Partikel aus fettähnlichen Molekülen. Beide Systeme haben Grenzen. Deshalb arbeiten Forschende an neuen Mechanismen, die RNA effizienter und perspektivisch auch gezielter in Zellen einschleusen.
Forschungsteams am Institut für Stammzellforschung (ISF) und am Institut für Entwicklungsgenetik (IDG) von Helmholtz Munich und der TUM haben nun einen RNA-Transporter von Grund auf neu konstruiert. Es kombinierte funktionelle Proteinbausteine mit einem, mithilfe generativer KI entworfenen Strukturprotein. Dieses bildet das Gerüst des Vehikels und kann Formen annehmen, die in der Natur so nicht vorkommen.
„Wir wollten die Natur nicht nachbauen, sondern neue Strukturen für eine konkrete Aufgabe schaffen: den effizienten Transport von RNA“, sagt Dr. Christoph Gruber, Teamleiter am ISF und Co-Erstautor der Studie.
Das Team testete mehr als hundert Varianten. Überraschend schnitten gerade Proteinstrukturen mit nicht-natürlichen Geometrien besonders gut ab. Am leistungsfähigsten war STV-C8.
„Dass ausgerechnet eine Struktur so gut funktioniert, die sich deutlich von natürlichen Viruskapsiden unterscheidet, war für uns ein entscheidender Befund“, sagt Dr. Maren Kirstin Schuhmacher, Postdoktorandin am ISF und ebenfalls Co-Erstautorin. „Er zeigt das Potenzial, das darin steckt, den Formenraum von Proteinen mit KI gezielt zu erweitern.“
In Zellkultur schleuste STV-C8 RNA weitaus effizienter in die Zielzellen ein als virusähnliche Partikel und die getesteten Lipidnanopartikel. Im Vergleich zu den Lipidnanopartikeln war seine Transfektionsrate deutlich höher; um eine vergleichbare Proteinproduktion zu erreichen, benötigte STV-C8 deutlich weniger RNA. Zudem ließ sich das System mit verschiedenen RNA-Frachten beladen und auf bestimmte Zielzellen ausrichten.
„Diese Modularität ist für uns besonders wichtig, weil wir den Transporter an unterschiedliche Anwendungen und Zielzellen anpassen können“, sagt Dr. Florian Giesert, Leiter der Forschungsgruppe Gene Editing am ISF.
Ob der Ansatz auch im Organismus funktioniert, prüfte das Team in Tiermodellen. Nach intravenöser Gabe führte STV-C8 bei Mäusen vor allem in der Lunge zur Expression der transportierten RNA; Hinweise auf immunologische oder toxische Nebenwirkungen fanden die Forschenden nicht. Zudem beluden sie STV-C8 mit Komponenten des CRISPR/Cas9-Systems und injizierten den Transporter in den Muskel eines Schweins. Dort gelang es, einen krankheitsrelevanten Abschnitt im Dystrophin-Gen zu entfernen. Das Gen enthält die Bauanleitung für ein Protein, das Muskelzellen stabilisiert und bei der Duchenne-Muskeldystrophie gestört ist.
Noch ist STV-C8 ein experimentelles System. Für eine medizinische Anwendung müssen die Forschenden unter anderem untersuchen, wie sich die Vehikel gezielt zu bestimmten Zelltypen lenken und im Körper verteilen lassen.
„Mit STV-C8 haben wir eine Plattform geschaffen, die wir nun für unterschiedliche therapeutische Anwendungen weiterentwickeln können“, sagt Prof. Wolfgang Wurst, Emeritus of Excellence bei Helmholtz Munich und an der TUM sowie Letztautor der Publikation.
Das Team plant zudem, die Technologie in eine Ausgründung zu überführen.
Original-Publikation
Schuhmacher et al., 2026: Creating bottom-up RNA transfer vehicles from synthetic protein assemblies. Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-10952-3
