Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZIImpfstoff-Technologien
Potenzielle Infektionswege unterbrechen
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Das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie unterstützt Airbus bei der Entwicklung geeigneter Maßnahmen, um Flugzeugkabinen von viralen Erregern (wie SARS-CoV-2) zu befreien.
Elektronenstrahl-basierte Inaktivierung von Viren und Bakterien – Der Weg zur Marktreife
Übersicht des Kassettenprototyps mit Abmessungen (links), sowie der darunterliegende Stauraum im Trägermodul mit Platz für mehrere Flüssigkeitsbehälter (rechts unten) und die Integration beider Teile in die Bestrahlungskammer der Prototyp-Bestrahlungsanlage (rechts oben).
Die Herstellung von Tot-Impfstoffen beruht seit Jahrzehnten auf der Abtötung der Erreger durch Chemikalien. Obwohl dieses Verfahren für etliche Impfstoffe Verwendung findet, birgt es doch Probleme. Die verwendeten Chemikalien, wie z. B. Formaldehyd, sind umwelt- und gesundheitsschädlich und müssen entfernt werden, bevor ein Impfstoff daraus hergestellt werden kann. Zudem dauert der Inaktivierungsprozess oft mehrere Tage bis Wochen. Seit 2014 wird daher zusammen mit den Fraunhofer-Instituten IPA und FEP ein Ansatz verfolgt, der die Nutzung von schädlichen Chemikalien unnötig macht und die Erreger innerhalb von Millisekunden inaktiviert. Für diese Lösung erhielt das Team 2021 den Fraunhofer-Preis »Technik für den Menschen und seine Umwelt«. Bereits 2019 wurde die Technik an den Abfüllanlagenhersteller Bausch & Ströbel auslizensiert, aus der dann als Spin-Off die Firma KyooBe Tech GmbH hervorging, die die Weiterentwicklung bis zur Marktreife Ende 2023 übernimmt.
Im Zuge dessen wurden 2021 in einem gemeinsamen Konsortium Konzepte und Versuchsdurchführungen getestet, die für Herstellungsprozesse in der pharmazeutischen Industrie optimiert werden. So wurden mehrere Sensoren für unterschiedliche Prozessparameter, wie z. B. zur Messung der Temperatur integriert. Der aktuelle Kassettenprototyp ist komplett aus pharma-konformen Edelstahl gefertigt. Herzstück der Kassette ist eine Edelstahlrolle, über die ein dünner Flüssigkeitsfilm gefördert und über ein Bestrahlungsfenster mit niederenergetischen Elektronen bestrahlt wird. Ein Abstreifsystem entfernt anschließend die bestrahlte Flüssigkeit von der Edelstahlrolle und leitet diese in einen gesonderten Produktbehälter. Mit dem optimierten Kassettensystem können aktuell und abhängig vom Typ der Flüssigkeit zwischen 10 und 20 L/h an Durchsatz produziert werden. Dies stellt eine Steigerung um den Faktor 10 im Vergleich zu Vorsystemen dar. Die Kassette ist zudem auf einem Trägermodul montiert in dem ausreichend Platz für verschiedene Behälter und technisches Equipment vorhanden ist.
Ab 2024 sollen entsprechende Geräte dann kommerziell erhältlich sein. Diese werden dann um einiges kompakter ausfallen als der aktuelle Aufbau. Denkbar ist hier ein Gerät in der Größe eines Standardlaborkühlschranks. Der Fokus liegt dabei auf der Herstellung von Impfstoffen, allerdings ist eine Ausweitung auch auf andere Anwendungsbereiche wie z. B. die Reduktion von potenziellen Kontaminationen in biologischen Herstellungsprozessen oder die Herstellung von Zelltherapeutika möglich.
Fraunhofer-Preis »Technik für den Menschen und seine Umwelt« 2021
Für die Entwicklung dieses effizienteren, schnelleren und umweltfreundlicheren Vakzinherstellungsverfahrens erhält das Forschungsteam den Fraunhofer-Preis »Technik für den Menschen und seine Umwelt« 2021.
Presseinformation zur Preisverleihung / 5.5.2021
Wie die Inaktivierung von Viren und Bakterien durch niederenergetische Elektronenstrahlung funktioniert, zeigt dieses Erklärvideo.
Entwicklung eines antiviralen Wirkstoffkandidaten mit Breitbandwirksamkeit zur Behandlung bei Infektion mit West-Nil- und Zika-Flaviviren
Im Rahmen des Projekts FLAVICURE soll erstmals ein antiviraler Wirkstoff mit Breitbandwirksamkeit zur Behandlung von Infektionen entwickelt werden, die durch West-Nil- und Zika-Flaviviren verursacht werden. Diese Flaviviren werden durch Stechmücken auf Säugetiere und Menschen übertragen und verursachen schwere Krankheiten. Eine Ausbreitung infolge der Klimaerwärmung zeichnet sich ab, da sowohl die Ausbreitung wärmeliebender Vektoren, also Überträgern wie der Asiatischen Tigermücke, als auch die Entwicklung der Flaviviren im Vektor temperaturabhängig sind. Zudem wird das West-Nil-Virus auch durch in Mittel- und Nordeuropa heimische Mücken übertragen. Bislang fehlen Behandlungsmöglichkeiten und die einzige präventive Strategie ist der Schutz vor Mückenstichen.
Das Projekt FLAVICURE wird von der Protinhi Therapeutics aus Nijmegen, Niederlande, geleitet. Neben der Chimera Biotec GmbH ist das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI als Projektpartner beteiligt. Die Arbeitsgruppen Impfstoff-Technologien und Präklinische Validierung führen u.a. die Wirksamkeitsstudien der anitviralen Lead-Substanzen durch. Basierend auf der Wirksamkeit und Sicherheit soll anschließend der vielversprechendste Kandidat ausgesucht und in GMP-Entwicklungsstudien für die klinische Testung vorbereitet werden.
Das Projekt wird im Rahmen des Eurostars-Programm gefördert, einem themenoffenen Förderprogramm für kleine und mittlere Unternehmen, die im Rahmen der europäischen Forschungsinitiative EUREKA mit Partnern in anderen Mitgliedsländern gemeinsam Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchführen (www.eurostars-eureka.eu).
Herstellung von Antigenen zur Entwicklung eines serologischen Tests für Zika-Viren und Dengue-Serotypen
Durch die zunehmende Globalisierung und Klimaerwärmung erlangt die Problematik Insekten-übertragener Virusinfektionen stetig neue Dimensionen. Die Gattung der Flaviviren umfasst eine Reihe von Viren, die überwiegend durch Arthropoden (Zecken und Stechmücken) auf Vögel und Säugetiere übertragen werden. Viele von ihnen verursachen Erkrankungen bei Tieren und Menschen. Darunter verschiedene Formen von Enzephalitis (u.a. FSME), Gelbfieber, Dengue-Fieber und West-Nil-Fieber. Da sich die Viren und deren Subtypen auf molekularer Ebene z. T. sehr stark ähneln, erschwert dies eine differentielle Diagnostik, welche jedoch essentielle Voraussetzung für eine gezielte Therapie ist.
Im Rahmen des Projekts soll ein System entwickelt werden, über das sich Infektionen mit den sehr eng verwandten Dengue- und Zika-Viren serologisch unterscheiden lassen. Das Projekt baut auf Multiplex-basierten Verfahren zu Diagnose von Vektor-übertragenen Virusinfektionen auf. Dabei sollen Lösungen in den Test integriert werden, durch die eine genaue Bestimmung des infizierenden Serotyps bei Dengue-Viren ermöglicht wird. Dazu werden am Fraunhofer IZI rekombinante Antigene entwickelt, um diese in bestehende Diagnoseverfahren zu integrieren und deren Spezifität signifikant zu verbessern.
