Immun gegen Hitze

Ein neuartiger Konservierungsprozess soll Impfstoffe auch bei tropischen Temperaturen haltbar machen.

Forscher der britischen Firma Nova Bio-Pharma Technologies haben zusammen mit Wissenschaftlern an der Universität Oxford einen neuen Konservierungsprozess entwickelt, mit dem virenbasierte Impfstoffe mehrere Monate lang auch unter schlechten klimatischen Bedingungen haltbar bleiben. Der Trick besteht in der Beigabe einer Zuckerlösung in Verbindung mit einem speziellen Trocknungsverfahren, erläutert der beteiligte Virologe Matt Cottingham. "Es ist ein sehr einfacher Prozess. Lagerung und Auslieferung werden so erleichtert und es fällt weniger Ausschuss an." Auch die Impfwirkung bleibe konstant.

Die neue Technik könnte Impfstoffe deutlich verbilligen und sie auch in tropischen Regionen problemlos nutzbar machen, in denen es an modernen Infrastrukturen wie Kühlketten fehlt. Lebendvakzine dürfen üblicherweise nur bei Temperaturen zwischen 4 und maximal 8 Grad Celsius gelagert werden. In Ländern wie England oder den Vereinigten Staaten verschlingt diese technische Notwendigkeit pro Jahr rund 200 Millionen Dollar und verteuert Impfkampagnen um bis zu 20 Prozent, heißt es in einer Untersuchung der WHO. In armen Regionen, in denen es weder Kühltransporter noch eine stabile Stromversorgung gibt, werden Immunisierungsaktionen so enorm erschwert.

Nova Bio-Pharma arbeitet schon seit längerem an Verfahren zur Verbesserung verschiedener Vakzine und proteinbasierter Medikamente, um sie stabiler zu machen. Nun gelang es erstmals, auch einen virenbasierten Lebendimpfstoff bei hohen Außentemperaturen wirksam zu halten.

Das neue Verfahren kam bei zwei Viren zum Einsatz, die als Basis einiger aktueller Impfstoffe dienen, die gerade in Entwicklung sind. Dabei werden die Viren zunächst so behandelt, dass sie zwar einzelne Zellen infizieren, sich im Körper aber nicht mehr vermehren können. Für die Impfwirkung tragen sie Gene der Proteine verschiedener Krankheitsorganismen. Auf diese Art stimuliert der in den Körper eingebrachte Virenimpfstoff eine Immunantwort, ohne dass es zu einem Krankheitsausbruch käme. Das Team am Jenner Institute in Oxford, das von Professor Adrian Hill geleitet wird, gehört zu den Pionieren der Verwendung solcher Viren als Basis für Impfstoffe. Erkrankungen, die so bekämpft werden sollen, sind unter anderem die Tuberkulose, die Malaria, diverse Grippe-Arten sowie eines Tages auch HIV. Klinische Studien laufen bereits.

Damit die Impfung wirklich funktioniert, müssen die Viren am Leben bleiben. Allerdings sind sie wärmeanfällig. Aus diesem Grund erfanden die Oxford-Forscher ihr Trocknungsverfahren. "Das könnte, wenn es funktioniert, ein wirklich großer Durchbruch sein", meint Stephanie James, Direktorin der "Grand Challenges in Global Health"-Initiative an den US-Nationalinstituten für Gesundheit, die zu den Geldgebern der Studie gehören. Sie erwarte, dass zahlreiche neue Impfstoffe über den neuen viralen Vektor möglich werden, "für Krankheiten, für die wir derzeit noch keine Bekämpfungsmöglichkeit haben".

Das Oxford-Team konnte demonstrieren, dass sich die beiden Impfstoff-Viren konservieren lassen, in dem man sie mit dem gewöhnlichen Haushaltszucker Saccharose sowie Trehalose mischt, einer Zuckerart, die in Pflanzen und Pilzen vorkommt und als Stabilisator verwendet wird. Die Mischung wird anschließend auf eine Membran aus Glasfasermaterial getropft und dann bei Raumtemperatur in einer Kammer mit geringer Luftfeuchtigkeit getrocknet. Dabei bilden die zwei Zucker einen nichtkristallinen Feststoff um die Fasern der Membran. Die Viren werden so bewegungsunfähig gemacht – kein Organismus kann mehr mit ihnen interagieren.

Weder die Verwendung von Zucker noch der Trocknungsprozess seien im Pharmabereich grundsätzlich neu, meint Forscher Cottingham. "Der kritische Schritt liegt darin, dass die Trocknung auf der Membran erfolgt, so dass sich Feuchtigkeit bei relativ geringen Temperaturen entziehen lässt." Die genaue Konzentration der Zuckerarten und die Zusammensetzung des Filtermaterials mussten die Forscher per Trial and Error herausfinden. "Es gab ein großes empirisches Element bei der Entwicklung."

Um den Impfstoff wieder einsatzfähig zu machen, wird die Membran mit Kochsalzlösung gespült. Die Zuckerbestandteile verschwinden daraufhin sofort. Basierend auf Tierversuchen an Mäusen ergab sich, dass die beiden Impfstoffe auf den zuckerstabilisierten Membranen bei tropischen 45 Grad gelagert werden konnten – sechs Monate lang und ohne Wirksamkeitsverlust. Bei Körpertemperatur von 37 Grad war sogar mehr als ein Jahr möglich – mit minimaler Schädigung der Viren.

Nova Bio-Pharma besitzt ein Patent auf die Trocknungstechnik und hat eine kleine Kunststoffkassette entwickelt, in der Viren samt Filter versiegelt werden. Die Kassette enthält zwei Löcher – eines für eine sterile Spritze mit Salzlösung und eines für eine Wegwerfnadel. Bei der Impfung wird dann die sterile Salzlösung langsam durch die Kassette gedrückt und der Impfstoff sofort aktiviert.

Der zuständige Projektmanager bei Nova Bio-Pharma, Samodh de Costa, betont, dass die Firma bereits einen Herstellungsprozess entwickelt hat, mit dem sich genügend Material für klinische Tests produzieren lässt. Der nächste Schritt sei nun, zu zeigen, dass sich das Verfahren auch auf einen industriellen Maßstab übertragen lasse. Außerdem soll getestet werden, ob bestehende Standardimpfstoffe zu dem Trocknungsverfahren kompatibel sind. (bsc)