Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Automatisierte Tabakfarm produziert Impfstoffe

10.06.2013
Mit Molecular Farming lassen sich Impfstoffe und Therapeutika in Pflanzen produzieren – einfach, schnell und sicher. Erste Schritte zur industriellen Fertigung gelangen einem US-amerikansichen Fraunhofer-Forscherteam: Eine GMP-zugelassene Pflanzenfabrik.

Der Engpass an Impfstoff während der Schweinegrippe 2009 zeigte: Die Produktion mit Hühnereiern ist ausgereift, aber sie dauert in einem weltweiten Notfall zu lange und liefert nicht ausreichend Impfstoff. Gefragt sind alternative Verfahren mit kürzeren Produktionszeiten und größerer Ausbeute, wie etwa die Produktion von Impfstoffen und Therapeutika in Pflanzen.

Molecular Farming, so der Fachausdruck für dieses Verfahren, ist einfach, schnell und sicher: Die für die Proteinbildung notwendigen genetischen Informationen werden mit Hilfe von Virenvektoren – diese sind für den Menschen ungefährlich – in die Pflanze eingeschleust. Hinzu kommt, dass Pflanzen eine ähnliche Proteinsynthese haben wie Menschen und auch komplexe Proteine produzieren können.

»Wir verwenden Tabakpflanzen, weil sich die Virenvektoren in ihnen gut vervielfältigen können. Zudem entsteht schnell viel Biomasse und damit auch eine größere Menge der gewünschten Proteine«, sagt Vidadi Yusibov vom Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology CMB in Newark. Im Labor war schon bewiesen, dass das gut funktioniert. Doch lässt sich das Molecular Farming zur Massenproduktion hoch skalieren? Die ersten Hürden haben die Forscher schon genommen:
Sie entwickelten eine komplett automatisierte Pflanzenfabrik mit einer Zulassung nach GMP-Kriterien, den Godd Manufacturing-Process Richtlinien zur Qualitätssicherung in der Arzneimittelproduktion. Eine Grundvoraussetzung für die Produktion von Biopharmazeutika wie Impfstoffen oder Proteinen. Dafür erhalten zwei Fraunhofer-Forscher aus den USA, Prof. Dr. Andre Sharon vom Fraunhofer Center for Manufacturing Innovation CMI in Boston, Partner-Institut des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT, und Prof. Dr. Vidadi Yusibov vom Fraunhofer CMB, Partner-Institut des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, einen der diesjährigen Joseph-von-Fraun-hofer-Preise.

Pflanzen mit vorhersagbarer Qualität – jederzeit an jedem Ort

Ausschlaggebend war ein Auftrag der DARPA – der Defence Advanced Research Projects Agency – der US-Regierung, die nach Alternativen für die Impfstoff-Produktion suchte. »Die größte Herausforderung für uns als Ingenieure war es sicherlich, die biologischen Prozesse zu verstehen – und auch die Biologen mussten lernen, was aus Sicht der Ingenieure machbar ist. Doch gemeinsam gelang es uns, die automatisierte Pflanzenproduktionsanlage aufzubauen.
Wir haben jetzt Pflanzen, die zu jeder Zeit, an jedem Ort, immer wieder in der gleichen vorhersagbaren Qualität wachsen und Proteine herstellen – klingt schon verrückt«, erzählt Andre Sharon vom CMI. Sehr real sind die Lösungen: In Regal-Einsätzen mit Funktionen für Bewässerung und Nährstoffversorgung wachsen die Pflanzen nicht in Erde, sondern in Hydrokulturen aus Mineralwolle. Beleuchtung, Bewässerung und Versorgung mit Nährstoffen werden in den speziell gestalteten Wachstumsmodulen exakt dosiert und verteilt. Eigens entwickelte Roboter bringen die Pflanzen von Station zu Station – vom Einsetzen der winzigen Samen über die Vakuuminfiltration bis zur Ernte und Extraktion.

Vier Wochen wachsen die Pflanzen heran, dann wird der Virenvektor eingebracht – mittels Vakuuminfiltration. Dafür greift der Roboter einen Einsatz, dreht ihn und taucht die Tabakpflanzen kopfüber in Wasser. »In diesem Wasser ist der biologische Überträger, der die genetischen Informationen enthält. Diese sagen den Pflanzen, welches Protein sie produzieren sollen. Dann wird ein Vakuum erzeugt – sprich, wir ziehen die Luft ab – aus dem Wasser und aus den Pflanzen. Sobald man es abstellt, saugen die Pflanzen das Wasser samt dem Vektor ein. Das dauert nur wenige Sekunden«, erklärt Professor Sharon. Danach kommen die Pflanzen zurück ins Wachstumsregal. In etwa einer Woche haben sie die Proteine produziert. Nach der Ernte werden die Blätter voll automatisch in kleine Stücke geschnitten und homogenisiert. So entsteht ein Gemisch, aus dem die Proteine extrahiert werden. Endprodukt ist eine klare Flüssigkeit.

In der Pilotanlage können bis zu 300 Kilogramm Biomasse im Monat hergestellt werden, das entspricht in etwa 2,5 Millionen Impfstoffeinheiten.

Prof. Dr.-Ing.AndreSharon | Fraunhofer
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/juni/automatisierte-tabakfarm-produziert-impfstoffe.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Event News

ICTM Conference 2017: Production technology for turbomachine manufacturing of the future

16.11.2016 | Event News

Innovation Day Laser Technology – Laser Additive Manufacturing

01.11.2016 | Event News

#IC2S2: When Social Science meets Computer Science - GESIS will host the IC2S2 conference 2017

14.10.2016 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie