Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bioverfahren steigert Vakzinertrag - Impfstoff aus dem Bioreaktor

08.06.2009
Im Kampf gegen Infektionskrankheiten bleiben Impfstoffe die wirksamsten Waffen.

Doch zur Aufrüstung genügt es nicht, neuartige Vakzine zu entwickeln; auch die Herstellung ausreichender Mengen stellt die Forschung vor Herausforderungen. Zusammen mit dem ETH-Spin-Off GlycoVaxyn AG konnten Empa-Forscher ein neues Bioverfahren etablieren, das die Impfstoff-Ausbeute im Vergleich zur herkömmlichen Methode um das 50-fache steigert.

Empa-Forschern ist es gelungen, ein Verfahren zur Herstellung bestimmter Impfstoffe in Bioreaktoren zu verlagern. Damit konnte der Vakzinertrag enorm gesteigert werden. Konkret geht es um die Impfung gegen Haemophilus influenzæ. Das Bakterium ist nicht nur für schwere Infektionen im Nasen-Rachenraum verantwortlich, sondern auch für Hirnhautentzündungen, die tödlich verlaufen können. Deswegen empfiehlt die Eidgenössische Kommission für Impffragen dringend, Kinder gegen den Erreger zu immunisieren.

Als besonders sicher und effektiv haben sich dabei so genannte konjugierte Impfstoffe erwiesen: Bei diesen werden Antigene in Form von Zuckerketten (Oligosaccharide) in einem aufwändigen Verfahren chemisch an Trägerproteine gekoppelt, ein Prozess, der als Glykosylierung bezeichnet wird.

Design-Bakterien statt chemischem Prozess

Eleganter ist es, diese Aufgabe speziell designten, ungiftigen Escherichia coli-Zellen zu überlassen, Bakterien also, die normalerweise im Darm vorkommen. Dafür hat GlycoVaxyn ein auf Enzymen basierendes in vivo-Verfahren entwickelt. Die Coli-Bakterien wurden genetisch derart verändert, dass sie bestimmte Proteine glykosylieren, das heisst Impfstoff herstellen.

Allerdings war die Ausbeute ihres Produktionsprozesses zu gering. Die Impfstoffhersteller brauchten Fachleute, die ihren Prozess in grösserem Massstab in einen Bioreaktor übertragen konnten. Und fanden sie in der Abteilung "Biomaterials" der Empa, die über das nötige Know-how und die Bioreaktoren verfügt.

Von der Zellkultur zum Bioreaktor

"Das ist das klassische "Scale-Up-Problem" der Biotechnologie: Es ist nicht einfach alles mal hundert zu nehmen", erläutert Empa-Fachmann Julian Ihssen die Ausgangslage. "In grösserem Massstab wird alles schwieriger. Bei höherer Zelldichte ändern sich viele Faktoren." Zum Beispiel beginnen Escherichia coli-Bakterien, Essigsäure zu bilden. Auch die Sauerstoffversorgung läuft nicht mehr optimal ab. Deshalb sind die Ergebnisse nur sehr schwer vorherzusehen.

Die Empa-Forscher fanden heraus, dass die Bildung der "Glykokonjugate", also des Impfstoffs, von der Art der Nährlösung sowie der Steuerung des Prozessverlaufs beeinflusst wird. Mehrere Prozessabläufe wurden erprobt. Dabei erwies sich eine "fed-batch"-Betriebsstrategie, bei der Glycerol als Hauptnährstoff schubweise zugegeben wird, als die beste.

Deutlich erhöhter Vakzinertrag

Der neuartige Bioprozess lieferte im Vergleich zum bisherigen Schüttelkolbenverfahren eine 40-fache Erhöhung der Biomasse, also der Bakterienzelldichte. Gleichzeitig stellte jede einzelne Bakterienzelle im Schnitt sogar etwas mehr Vakzin her. Daher stieg der Ertrag an gereinigtem konjugiertem Impfstoff von 0,6 auf mehr als 30 Milligramm pro Liter Kulturflüssigkeit, eine Erhöhung um den Faktor 50. "In einem drei Liter grossen Bioreaktor waren die Ergebnisse sehr viel versprechend. Jetzt hoffen wir, dass sich das Prinzip auch auf den Industrie-Standard mit noch grösseren Ausmassen übertragen lässt", sagt GlycoVaxyn-Mitbegründer Michael Wacker.

Auf diesem Weg könnten höchstwahrscheinlich auch andere konjugierte Impfstoffe erzeugt werden. Zum Beispiel sind Impfungen gegen bestimmte Durchfallerreger oder Salmonellose denkbar. Das wäre vor allem für Entwicklungsländer ein Hoffnungsschimmer. Denn dort scheitern Impfkampagnen oft auch am hohen Preis von Vakzinen.

Rémy Nideröst | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften