Professor Wolfgang Wurst in Nature: Mit KI zu neuartigen RNA-Transportern
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RNA-basierte Wirkstoffe eröffnen neue Möglichkeiten, gezielt in biologische Prozesse einzugreifen. Sie können Zellen beispielsweise die Information liefern, bestimmte Proteine herzustellen oder Gene gezielt zu verändern. Eine zentrale Herausforderung bleibt jedoch der Transport: RNA ist empfindlich und muss effizient und möglichst gezielt in die richtigen Zellen gelangen.
Viren haben sich über Milliarden Jahre zu hocheffizienten Transporteuren genetischer Information entwickelt. Doch sind die von der Evolution hervorgebrachten Strukturen tatsächlich die besten, wenn RNA für medizinische Zwecke in Zellen transportiert werden soll?
Genau hier setzte das Forschungsteam an, dessen Arbeit Wolfgang Wurst gemeinsam mit Christoph Gruber und Florian Giesert wissenschaftlich leitete. Statt sich auf die in der Natur vorkommenden Formen zu beschränken, kombinierten die Forschenden funktionelle Proteinbausteine mit synthetischen Proteinstrukturen, die mithilfe generativer KI entworfen wurden. So entstanden mehr als 100 Synthetic Transfer Vehicles (STVs) mit unterschiedlichen Größen, Formen und Symmetrien.
Gerade Strukturen, für die es in der Natur kein direktes Vorbild gibt, erwiesen sich als besonders leistungsfähig. Als bester Kandidat ging STV-C8 aus dem systematischen Screening hervor. STV-C8 basiert auf einer ungewöhnlichen, achtfach symmetrischen Proteinarchitektur und bildet membranumhüllte Vehikel, die RNA aufnehmen und in andere Zellen transportieren können.
Außergewöhnlich effizienter RNA-Transport
Unter den untersuchten Zellkulturbedingungen übertraf STV-C8 sowohl etablierte virusähnliche Transportsysteme als auch die zum Vergleich eingesetzten Lipidnanopartikel deutlich. Die Transfektionsrate lag mehr als 1.000-fach höher; für eine vergleichbare Proteinproduktion wurde mehr als 10.000-fach weniger RNA benötigt.
Entscheidend ist jedoch nicht allein die hohe Effizienz, sondern auch die Vielseitigkeit des Systems. STV-C8 konnte RNA mit unterschiedlichen Funktionen transportieren, darunter RNA für Geneditierungswerkzeuge, antivirale Systeme und Transkriptionsfaktoren. Zudem ließ sich die Erkennung bestimmter Zelltypen mithilfe computergestalteter Bindermoleküle beeinflussen. Damit entsteht aus einem einzelnen Transportvehikel eine modular veränderbare Plattform für den RNA-Transport.
Dass das Prinzip nicht auf Zellkulturen beschränkt ist, zeigte das Team auch in Tiermodellen. Bei Mäusen führte intravenös verabreichtes STV-C8 vor allem in der Lunge zur Expression der transportierten RNA. In einem Schweinemodell gelang zudem ein Proof of Concept für die Geneditierung: Mit STV-C8 transportierten die Forschenden Komponenten von CRISPR-Cas9 in Muskelgewebe und entfernten dort gezielt einen Abschnitt des Dystrophin-Gens, das bei der Duchenne-Muskeldystrophie eine zentrale Rolle spielt.
„Mit STV-C8 haben wir eine Plattform geschaffen, die wir nun für unterschiedliche therapeutische Anwendungen weiterentwickeln können“, sagt Prof. Wolfgang Wurst, TUM Emeritus of Excellence (Quelle: Helmholtz Munich)
Noch ist STV-C8 ein experimentelles System. Insbesondere die gezielte Steuerung zu bestimmten Zelltypen und die Verteilung im Körper müssen für eine medizinische Anwendung weiter untersucht werden. Die Arbeit zeigt jedoch ein grundsätzlich neues Prinzip: Generative KI kann den Raum biologisch möglicher Proteinstrukturen über das hinaus erweitern, was die Evolution hervorgebracht hat, und damit neue Lösungen für biomedizinische Aufgaben erschließen.
Von der Forschung in die Anwendung
Das Potenzial der Technologie wird bereits gezielt weiterverfolgt. 2025 wurde Wolfgang Wurst gemeinsam mit Florian Giesert, Fabian Theis, Leon Hetzel und Christoph Gruber für das Projekt SYNTRA mit dem m⁴ Award ausgezeichnet. SYNTRA entwickelt synthetische RNA-Transfervehikel mithilfe künstlicher Intelligenz für therapeutische Anwendungen weiter. Das bayerische Vorgründungsprogramm unterstützt vielversprechende biomedizinische Forschungsprojekte auf ihrem Weg von der wissenschaftlichen Entdeckung in die Anwendung und Ausgründung.
Der nächste Schritt ist bereits vorgesehen: Das Team plant eine Ausgründung, um die STV-Technologie weiter in Richtung Anwendung zu entwickeln.
Originalpublikation
Maren Kirstin Schuhmacher et al.: Creating bottom-up RNA transfer vehicles from synthetic protein assemblies. Nature (2026).
DOI: 10.1038/s41586-026-10952-3