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Impfstoff-Versorgung verbessern 500.000.000 Eier für Impfstoffe – bald könnte es ohne sie gehen

| Autor / Redakteur: Gabriele Ebel* / Dr. Ilka Ottleben

Derzeit werden für die Herstellung von Impfstoffen jährlich noch etwa eine halbe Milliarde Hühnereier benötigt. Das ist nicht unproblematisch und die Produktion aufwändig: Die Herstellung eines Gelbfieber-Impfstoffs beispielsweise benötigt so etwa 12 Monate. Versorgungs-Engpässe sind bei Impfstoffen nicht selten, was beim Ausbruch von Epidemien schnell gefährlich werden kann. Nun haben Forscher eine neue Methode entwickelt, mit der sich einige Flaviviren künftig hoch konzentriert und viel schneller in Bioreaktoren vermehren lassen.

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Noch immer vermehren Pharmaunternehmen im Rahmen der Herstellung von Impfstoffen Viren in Hühnerembryos.
Noch immer vermehren Pharmaunternehmen im Rahmen der Herstellung von Impfstoffen Viren in Hühnerembryos.
(Bild: copyright 2009 Sean Locke / Digital Planet Design LLC/ www.seanlockephotography.com)

Magdeburg – Die Versorgung mit einigen lebenswichtigen Impfstoffen könnte in Zukunft sicherer werden. Ein Team um Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg entwickelt Methoden, mit denen sich Viren für Impfstoffe in deutlich höherer Konzentration vermehren lassen als bislang. Die Forscher produzieren die Krankheitserreger dabei in Zellkulturen in kleinen Bioreaktoren. Derzeit werden für die Herstellung von Impfstoffen jährlich noch etwa eine halbe Milliarde Hühnereier benötigt, was einige Probleme mit sich bringt.

Engpässe bei Impfstoffen sind nicht selten

Bei der Produktion von Impfstoffen kommt es häufig zu Komplikationen und Engpässen. Da die Herstellung Jahre im Voraus geplant werden muss, haben geänderte Impfempfehlungen, Qualitätsmängel oder auch ökonomisches Kalkül der wenigen Unternehmen im Impfstoffmarkt weitreichende Folgen für die Versorgung mit den schützenden Substanzen.

So verkündete das US-amerikanische Center for Disease Control Im April 2017, dass der einzige lizensierte Impfstoff gegen Gelbfieber in den Vereinigten Staaten bis Ende 2018 nicht mehr verfügbar sein werde. Als Alternative wurde zwar ein Mittel angeboten, das in den USA nicht lizensiert ist, bei einer Epidemie kann die eingeschränkte Verfügbarkeit eines wirkungsvollen Impfstoffes aber gefährlich werden. Während einer Gelbfieberepidemie in Angola und im Kongo etwa infizierten sich im Jahr 2016 tausende Menschen mit der Krankheit. Der Impfstoff-Vorrat der Weltgesundheitsorganisation wurde damals so knapp, dass die Helfer Gefährdete mit nur einem Fünftel der üblichen Dosis impfen mussten.

Ein kombinierter Ansatz für die optimale Virenproduktion

Ein Team um Yvonne Genzel und Alexander Nikolay vom Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg arbeitet daran, dass solche Probleme künftig nicht mehr auftreten. Die Forscher kombinieren gleich mehrere Ansätze, um Flaviviren, zu denen unter anderem der Erreger von Gelbfieber zählt, unter optimalen Bedingungen zu produzieren. Zunächst vermehren sie in einem mit Nährlösung gefüllten Bioreaktor tierische Zellen, die den Viren als Wirte dienen.

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Mehr Informationen zu Flavivirus-Infektionen

Flaviviren werden meist über Stechmücken auf den Menschen übertragen und lösen Infektionskrankheiten aus, die, wie das Gelbfieber, tödlich verlaufen können. Eine Infektion mit Flaviviren lässt sich derzeit nicht heilen, Medikamente lindern nur die Symptome. Impfungen können jedoch vor einigen der Erreger schützen.

Die Zellen vermehren sich dabei in Suspension, also in der Nährlösung schwimmend. An den Bioreaktor angeschlossen ist ein Gerät, das einen Teil der Lösung regelmäßig ansaugt und zurückpumpt. Ein Modul, in dem sich Dutzende für das Nährmedium durchlässige Membranschläuche befinden, hält die Zellen zurück, filtert jedoch verbrauchte Nährlösung und Abfallstoffe aus dem Reaktor heraus. Während dieses Perfusionsprozesses ermittelt eine Sonde ständig die Konzentration der Zellen, woran die Versorgung mit frischem Nährmedium angepasst wird. So erreichen die Forscher im Bioreaktor Zellkonzentrationen, die bis zu 75 Mal höher sind als der sonst übliche Standard.

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Wie werden von Gelbfieber-Lebend-Impfstoffe bisher produziert

Seit 1937 gibt es bereits einen Lebendimpfstoff gegen Gelbfieber, doch seit die ersten Produktionsprozesse etabliert wurden, hat sich die Herstellungsmethode nicht grundlegend verändert. Noch immer vermehren Pharmaunternehmen die Viren in Hühnerembryos. Aus Viren ohne krankmachenden Eigenschaften, stellen sie dann Lebendimpfstoffe her. Zum einen benötigen sie dafür von Fremdstoffen und anderen Erregern unbelastete Eier, zum anderen dauert die Produktion eines Impfstoffs auf diesem Weg etwa 12 Monate.

Anschließend infizieren die Forscher die Zellen mit Gelbfieber-Viren. Dabei nutzen sie einen weiteren Kunstgriff, um eine möglichst hohe Viruskonzentration zu erreichen. Die Wissenschaftler verwenden nämlich einen Erreger, den sie vorher daran angepasst haben, sich besonders gut in den tierischen Zellen zu vermehren.

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