Gesundheit

Wirksamen Impfstoff, eine effiziente Produktion notwendigen Prozesse für die Massenimpfung

Obwohl es immer noch keinen Impfstoff gegen das coronavirus, Forscher und Politiker sind sich bereits darüber diskutieren, welche Gruppen geschützt werden sollten ersten. Aber eins ist klar: sobald ein Impfstoff gefunden wird, muss es produziert werden, schnell und in großen Mengen. Nur dann wird es möglich sein, enthalten die COVID-19-Pandemie ohne die aktuellen Beschränkungen für das soziale Leben. Biotechnische Verfahren zur Herstellung von Viren entwickelt, die von Wissenschaftlern des Max-Planck-Institut für Dynamik Komplexer Technischer Systeme in Magdeburg könnte helfen. Das team aus Magdeburg will nun die Anpassung dieser Methoden, um die Produktion der corona-Impfstoff. Die Forscher aus Magdeburg sind nicht nur daran interessiert, die groß angelegte Produktion von Viren und deren effiziente Aufreinigung für die Verwendung als ein Impfstoff, sondern auch bei der Suche nach geeigneten immunogene gegen COVID-19.

Das Rennen für eine Impfung gegen den coronavirus-SARS-CoV-2 erfolgt in zwei Stufen. Wissenschaftler auf der ganzen Welt sind fleißig auf der Suche nach einem Impfstoff wirksam zu mobilisieren, die das menschliche Immunsystem gegen die COVID-19 Erreger. Allerdings Impfstoff-Entwicklung wird nur ein temporärer Erfolg. Sie müssen dann, um die Herstellung großer Mengen hochreiner Impfstoff, und tun es sehr schnell. Udo Reichl, Direktor am Max-Planck-Institut für Komplexe Technische Systeme in Magdeburg, und seine Kollegen sind beteiligt in beiden Phasen des Rennens zu erreichen, die möglichst umfassende Impfung der Bevölkerung.

Verschiedene Routen, um eine corona-Impfstoff

Bei der Suche nach einem Impfstoff, Forscher derzeit verfolgen andere Ansätze. „Derzeit der vielversprechendste Ansatz ist wahrscheinlich zu übernehmen Antigene wie das spike-protein S1 des coronavirus, zum Beispiel, in das MVA-virus und so präsentieren Sie dem menschlichen Immunsystem“, sagt Reichl.

Die MVA (modified vaccinia Ankara) – virus ist ein harmloser virus Häufig zum anzeigen von Proteinen von Krankheitserregern auf das menschliche Immunsystem. Forscher sind auch zum testen einzelner Komponenten des virus, wie Teile des genetischen Bauplans oder rekombinante Proteine als immunogene (dh, als Trainer für das Immunsystem). Im letzteren Fall, viele Gruppen konzentrieren sich auf die spike-protein S1, das gibt die Coronaviren Ihren Namen wegen der charakteristischen Fortsätze, die Aussehen wie die Spitzen einer Krone.

Andere Gruppen studieren, attenuierten oder inaktivierten Viren. Impfstoff-Hersteller möchten vermeiden, dass die Variante eines inaktivierten virus, denn dies würde bedeuten, produzieren die tatsächlichen SARS-CoV-2, die verbunden ist mit hohen Sicherheitsanforderungen. Allerdings, Sie möglicherweise nicht in der Lage, diese zu umgehen. Zum Beispiel die chinesische Firma Sinovac hat nur präsentierte die Ergebnisse seiner ersten erfolgreichen versuche mit inaktiviertem SARS-CoV-2. „Das kann die Art und Weise, um den besten Impfstoff“, sagt Reichl.

Tierische Zellen als Fabriken für Viren

Viren und virale Vektoren, die, wie MVA, dienen als Transporter von pathogenen Proteine, hergestellt werden müssen in großen Mengen für die Produktion von Impfstoffen. Unter anderem tierischen Zellen dienen können, wie Fabriken. Diese müssen jedoch zunächst kultiviert und in großen zahlen. Dies ist das Spezialgebiet von Udo Reichl und Yvonne Genzel, der Leiter einer Arbeitsgruppe in seinem Departement. Die beiden Wissenschaftler entwickelt Verfahren, mit denen die Zellen von Affen, Hamster, Hunde, oder Vögel, die weitergegeben werden können, sehr effizient. Ein wichtiger Aspekt ist, dass die Zellen kontinuierlich geliefert mit einer frischen Nährlösung und Abfallprodukte werden schnell entfernt.

„In unserem Verfahren können wir produzieren bis zu 10 oder 100 Millionen Zellen pro Milliliter“, sagt Reichl. Die Forscher haben bereits produzierten influenza, Zika und Gelbfieber-Viren in tierischen Zell-Suspensionen. In einigen Fällen waren Sie in der Lage, um mehrere Milliarden Viren pro Milliliter. In der turbo-Kultur tierischer Zellen, MVA-Viren können auch in großem Maßstab produziert werden. Die Prozesse könnten auch ermöglichen, die Magdeburg-team zu produzieren, die SARS-CoV-2-Viren in großen Mengen, wenn Sie beweisen, der beste zu sein immunogen gegen COVID-19 entweder in abgeschwächter oder inaktivierter form.

Zusätzlich zu den Zellen in suspension, adhärente Zellen, die erfordern, dass eine Fläche für das Wachstum sind auch geeignet für die Herstellung von Coronaviren. Vero-Zellen, die aus einer Zelllinie, die aus einem afrikanischen grünen Affen, sind ein solches Beispiel. Sinovac verwendet diese Zelllinie zu generieren, die Coronaviren für seine Studie. Udo Reichl und sein team haben auch effiziente Verfahren für die Kultur von Vero-Zellen. Die Forscher sind derzeit die Erstellung von Studien zu testen, diese Methoden in die Produktion von Coronaviren, aber es ist höchst anspruchsvoll. „Da werden wir daran arbeiten mit infektiösen material, wir brauchen dringend ein S3-Labor mit Unterdruck-und Doppel-Tür-Systeme“, sagt Reichl. Es gibt derzeit keine solchen high-security-Labor an seinem Institut. Er plant daher, dieses Projekt gemeinsam mit Judith Gottwein von der Universität von Kopenhagen, die ein S3-Labor.

Eine Methode zur Aufreinigung für die Impfung Viren mit cellulose und Polyethylenglykol

Wenn Coronaviren oder viralen Vektoren erweisen sich als die effektivste immunogene, die Massenproduktion dieser wird nicht ausreichen, um eine effektive und leicht verfügbaren Impfstoff. Um solch ein Impfstoff, muss es möglich sein, zu reinigen-virus-Partikel bei einer hohen Ausbeute. Das Magdeburg-team ist auch die Fokussierung auf diesen Schritt. Die Forscher haben ein Verfahren entwickelt, das es Ihnen ermöglicht, erreichen Sie eine Ausbeute von etwa 95% nach der Aufreinigung des virus aus der Produktion medium. Sie verwenden eine spezielle form der Chromatographie beinhaltet, dass die cellulose-Träger und Polyethylen Glykol (PEG). Mit dieser Methode, die PEG Hinzugefügt, um die virus-haltigen Flüssigkeit, die dann übergeben wird, die durch mehrere Membranen. Die hohen PEG-Gehalt bewirkt, dass die Viren Heften sich an die Zellstoff-Oberfläche. Die Verunreinigungen, die auf der anderen Seite, flow direkt durch die Membranen. Die Forscher dann Spülen Sie die Membrane mit einem PEG-freien Lösung, so dass die Viren lösen Sie sich von der Zellulose.

Obwohl die Produktion und Reinigung von Viren ist die Spezialität von Reichl, die Gruppe, die Magdeburger Forscher sind auch beteiligt bei der Suche nach geeigneten immunogene. Insbesondere untersuchen Sie die Glykosylierung von den spike-S1-protein auf der Oberfläche des coronavirus. Dieses protein wird nicht angezeigt, nackt an der Oberfläche des virus, sondern ist bedeckt mit Zucker-Molekülen (D. H., es ist glycosylierten).

Die Immunantwort wird verursacht durch unterschiedlich glykosylierten spike-Proteine?

„Glykosylierung könnte stark beeinflussen die Wirksamkeit einer Impfung gegen das Corona-Virus“, sagt Reichl. „Mit einigen Viren, wie die Grippe-virus, dieses ist sehr unterschiedlich. Jedoch relativ wenig bekannt über die corona-virus.“

Zusammen mit Achim Kaasch und Dunja Bruder, die Professoren von der Medizinischen Fakultät der Universität Magdeburg, und das Unternehmen glyXera GmbH, die er als co-gegründet als spin-off des Max-Planck-Gesellschaft, die er sucht, dies zu ändern. Die Wissenschaftler werden zunächst produzieren die spike-protein S1 in Insekten-Zellkulturen, gezielt zu verändern Glykosylierung mit synthetischen Biotechnologie Methoden, und untersuchen die Immunantwort in Mäusen. Wenn es sich herausstellt, dass eine spike-protein S1 mit einem bestimmten Zucker Umschlag bereitet das Immunsystem besonders gut für eine Infektion mit SARS-CoV-2, könnte es helfen, die Wissenschaftler an der Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs.