Gelbfieber und Zika: Hocheffiziente Impfstoffproduktion im Bioreaktor


  • Andrea Hertlein
  • Medizinische Nachrichten
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Kernbotschaften 

Die Herstellung von Viren für die Impfstoffproduktion gegen das Gelbfieber- und Zikavirus sowie andere Flaviviren könnte künftig effizienter und schneller erfolgen, berichten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg. Das MPI-Team um PD Dr. Yvonne Genzel und Alexander Nikolay hat eine Methode entwickelt, mit denen sich Flaviviren in deutlich höherer Konzentration vermehren lassen als dies bislang möglich ist. Die Forscher produzieren die Krankheitserreger dabei in Zellkulturen in kleinen Bioreaktoren.

Hintergrund

Seit den 1930er Jahren ist ein Lebendimpfstoff gegen das durch Mücken übertragene Gelbfiebervirus erhältlich. Die traditionelle Herstellung des Impfstoffs in Hühnerembryos benötigt jedoch nicht nur von Fremdstoffen und anderen Erregern unbelastete Eier, sondern dauert etwa ein Jahr, was immer wieder auch zu Komplikationen und Engpässen führen kann. So verkündete das US-amerikanische Center for Disease Control Im April 2017, dass der einzige lizenzierte Impfstoff gegen Gelbfieber in den Vereinigten Staaten bis Ende 2018 nicht mehr verfügbar sein würde.

Um die Impfstoff-Viren unter optimalen Bedingungen zu produzieren, haben die Wissenschaftler des MPIs gleich mehrere Ansätze kombiniert, heißt es in einer Pressemitteilung des Instituts. In einem ersten Schritt erfolgt die Vermehrung der tierischen Wirtszellen in einem mit Nährlösung gefüllten Bioreaktor. Ein Gerät saugt dabei einen Teil der Lösung regelmäßig an und pumpt diese zurück. 

Durch dutzende Membranschläuche werden die in der Nährlösung schwimmenden Zellen zurückgehalten während verbrauchte Nährlösung und Abfallstoffe aus dem Reaktor herausgefiltert werden. Während dieses Perfusionsprozesses ermittelt eine Sonde ständig die Konzentration der Zellen und passt entsprechend die Versorgung mit frischem Nährmedium an. Damit würden laut MPI im Bioreaktor Zellkonzentrationen erreicht, die bis zu 75 Mal höher seien als der sonst übliche Standard. Anschließend werden die Zellen mit Gelbfieber-Viren infiziert. Um eine möglichst hohe Viruskonzentration zu erreichen, verwenden die Wissenschaftler einen Erreger, den sie vorher daran angepasst haben, sich besonders gut in den tierischen Zellen zu vermehren.

Klinische Bedeutung

Unsere Fortschritte sind sehr vielversprechend“, sagt Yvonne Genzel. Die neue Perfusionsmethode ermögliche es, Viren auf kleinem Raum in extrem großer Menge zu erzeugen. Die Wissenschaftler konnten für Impfstoffe gegen Gelbfieber und Zika höhere Viruskonzentrationen erreichen, als dies mit herkömmlichen Verfahren möglich ist. So lassen sich laut MPI mit der neuen Herstellungsmethode in einem Bioreaktor mit einem Liter Fassungsvermögen bereits in zwei Wochen so viele Gelbfieber-Viren wie für zehn Millionen Impfdosen benötigt werden. „Die Methode sollte es ermöglichen, die Produktion flexibler an den Bedarf anzupassen und für schwierig zu vermehrende Viren einen effizienten und ökonomischen Herstellungsprozess zu finden," erklärte Udo Reichl, Direktor des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme.