Tilførsel av viktige vaksiner i fremtiden uten egg

Bekjempelse mot smittsomme sykdommer: vaksiner uten egg

Vaksinasjoner er et svært effektivt middel for ulike smittsomme sykdommer. For produksjon av vaksiner er det nå nødvendig med rundt en halv milliard kyllingegg hvert år. Men dette kan endres i fremtiden. Forskere har nå utviklet en ny metode som gjør det mulig for enkelte flaviviruser å være høyt konsentrert i bioreaktorer i fremtiden.

Forskere produserer patogener i bioreaktorer

Produksjonen av vaksiner krever i dag rundt en halv milliard kyllingegg i året. For produksjon av influensavacciner alene, er det behov for opptil 500 millioner egg hvert år. Imidlertid kan visse vaksiner bli produsert uten egg i fremtiden. Forskere ved Max Planck-instituttet (MPI) for dynamikk av komplekse tekniske systemer i Magdeburg utvikler metoder som tillater at virus blir spredt for vaksiner med en betydelig høyere konsentrasjon enn tidligere. Forskerne produserer patogener i cellekulturer i små bioreaktorer.

For produksjon av vaksiner er det nå nødvendig med rundt en halv milliard kyllingegg hvert år. Dette kan endres i fremtiden. Tyske forskere jobber med metoder som gjør det mulig for virus å være svært konsentrert i bioreaktorer. (Bilde: arcyto / fotolia.com)

Komplikasjoner og flaskehalser i produksjon av vaksiner

Ifølge en uttalelse fra Instituttet forårsaker vaksineproduksjon ofte komplikasjoner og flaskehalser.

Fordi produksjonen må planlegges år i forveien, vil endring av vaksinasjonsanbefalinger, kvalitetsmangler eller til og med økonomiske overveielser av de få selskapene i vaksinemarkedet ha vidtgående konsekvenser for tilførsel av beskyttende stoffer.

For eksempel kunngjorde USAs senter for sykdomskontroll i april 2017 at den eneste lisensierte gule febervaccinen i USA ville være ute av bruk innen utgangen av 2018.

Som et alternativ, selv om en agent ble tilbudt som ikke er lisensiert i USA, kan den begrensede tilgjengeligheten av en effektiv vaksine i en epidemi være farlig.

For eksempel, i løpet av en gul feberepidemi i Angola og Kongo i 2016 ble tusenvis av mennesker smittet av sykdommen.

På den tiden ble vaksineforsyningen i Verdens helseorganisasjon (WHO) så liten at hjelperne måtte vaksinere de som var i fare med bare en femtedel av den vanlige dosen.

Signifikant høyere cellekonsentrasjoner

Men å levere noen viktige vaksiner kan bli tryggere i fremtiden.

Et team ledet av Yvonne Genzel og Alexander Nikolay fra Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems arbeider for å sikre at de ovennevnte problemene ikke lenger oppstår i fremtiden.

Forskerne kombinerer flere tilnærminger for å produsere Flaviviruses, inkludert Yellow Fever and Zika virus, under optimale forhold.

For det første multipliserer forskerne dyreceller i en næringsløsningsfylt bioreaktor, som tjener som verter for virusene.

Cellene multipliserer i suspensjon, dvs. flytende i næringsoppløsningen. Koblet til bioreaktoren er en enhet som regelmessig aspirerer og pumper tilbake en del av løsningen.

En modul som inneholder dusinvis av nærings-permeabel membranrør holder celler tilbake, men filtrerer tilført næringsoppløsning og sløsing ut av reaktoren.

Under denne perfusjonsprosessen bestemmer en sonde konstant konsentrasjonen av cellene, som tilførselen av fersk næringsmedium er tilpasset.

Eksperter i bioreaktoren oppnår cellekonsentrasjoner som er opptil 75 ganger høyere enn den vanlige standarden.

Deretter infiserer forskerne cellene med gult febervirus. De bruker et annet triks for å oppnå størst mulig viruskonsentrasjon.

Forskerne bruker et patogen som de tidligere har tilpasset for å reprodusere spesielt godt i dyreceller.

Resultatene fra forskerne ble publisert i tidsskriftet "Anvendt mikrobiologi og bioteknologi".

Tilpass produksjonen mer fleksibelt til behovene

"Vår fremgang er veldig lovende," sier Yvonne Genzel, som leder et team i Bioprocess Engineering-arbeidsgruppen på Max Planck-instituttet i Magdeburg.

"Den nye perfusjonsmetoden gjør det mulig å generere virus i en liten plass i svært store mengder. Vi oppnådde høyere virusnivåer for Zika og gul feber enn noen tidligere metode kunne. "

Fremfor alt kan perfusjonsmetoder vel være egnet for å produsere store mengder virus hvis virusutbyttet per celle er svært lavt.

"Det ville være bra om denne teknikken vil snart også brukes av vaksineprodusenter i stor skala", forklarer Udo Reichl, direktør ved Max Planck Institute for Dynamics av ​​komplekse tekniske systemer og leder av arbeidsgruppen bioteknologi.

"Metoden skal gjøre det mulig å tilpasse produksjonen mer fleksibelt til behovene og endelig finne en effektiv og økonomisk produksjonsprosess for virus som er vanskelig å formere."

Beskyttelse mot dødelige smittsomme sykdommer

Flavivirus blir vanligvis overført til mennesker via mygg og utløser smittsomme sykdommer som, som gul feber, kan være dødelig.

Infeksjon med flavivirus kan ikke nås, medisiner bare lindre symptomene. Vaksinasjoner kan imidlertid beskytte mot noen av patogenene.

Siden 1937 er det en levende vaksine mot gul feber, men siden de første produksjonsprosessene ble etablert, har produksjonsmetoden ikke forandret seg fundamentalt.

Farmasøytiske selskaper multiplikerer fortsatt virus i kyllingembryoer. Fra virus uten patogene egenskaper produserer de deretter levende vaksiner.

På den ene siden trenger de egg uten forurensninger og andre midler, på den annen side tar produksjon av en vaksine ca 12 måneder på denne ruten.

Virus for ti millioner vaksinedoser innen to uker

I motsetning til den nye produksjonsmetoden vil en bioreaktor med en liter kapasitet øke på bare to uker så mange gult febervirus som kreves for ti millioner vaksinedoser.

"Dessverre kan virusene ikke høstes direkte gjennom hulfibermembranen fordi membranen blir blokkert over tid, sier Yvonne Genzel. "Derfor tester vi også andre perfusjonssystemer uten membran."

Hennes team undersøker også hvordan perfusjonsmetodene fungerer sammen med andre patogener som influensaviruset, det japanske encefalittviruset og det modifiserte vaccinia-Ankara-viruset.

Sistnevnte er en lovende kandidat for å introdusere genetisk materiale inn i celler av levende vesener i genterapi.

Kreftbehandling krever ekstremt høye nivåer av virus slik at leger kan bruke denne metoden for å behandle tidligere ubehandlede svulster.

Hvis perfusjonsmetoden skulle vise seg vellykket i de planlagte undersøkelsene, kunne virusene bli lettere tilgjengelige for mange anvendelser. (Ad)