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 Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere
20.02.2018 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Markierung für Krebsstammzellen
20.02.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics