Elektronenbestrahlung zur Inaktivierung von Viren in Impfstoffen

Die meisten Impfungen beruhen auf Totimpfstoffen, bei denen die Viren abgetötet sind und dem Patienten nichts mehr anhaben können. Das Immunsystem erkennt sie dennoch und bildet die entsprechenden Antikörper und somit einen wirksamen Schutz gegen die Erkrankung. 

Elektronenbestrahlung zur Inaktivierung von Viren in Impfstoffen

Die Erreger werden bislang mit Formaldehyd und anderen Chemikalien abgetötet. Diese sind aber giftig und können deshalb nur in geringen Konzentrationen eingesetzt werden, was die Zeitspanne verlängert, die zur Abtötung benötigt wird. Polio-Viren müssen beispielsweise 2 Wochen mit Formaldehyd behandelt werden, bis sie für den Menschen unschädlich sind. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Formaldehyd auch die Proteine der Viren angreift und die Viren damit verändert. Dadurch sinkt die Wirksamkeit des Impfstoffs.

Forscher der Fraunhofer-Institute für Zelltherapie und Immunologie IZI, für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP und für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben jetzt eine vielversprechende Alternative entwickelt. Sie bestrahlen die Erreger mit niedrig-energetischen Elektronen. Dabei reichen bereits Millisekunden aus, um die Erreger abzutöten. Die Herstellung eines Impfstoffes kann so wesentlich schneller erfolgen. Außerdem zerstören die Elektronen nur die Nukleinsäuren der Viren und Bakterien, nicht aber die Proteine, die die Immunreaktion im Körper des Menschen schlussendlich auslösen. Die Wirksamkeit bleibt also vollständig erhalten.  Ein weiterer Vorteil ist, dass keine schädlichen Chemikalien verwendet werden müssen.  

Im Labormaßstab funktioniert die Abtötung mittels Strahlung bereits und die Wirksamkeit der Impfstoffe konnte in einem ersten Test im Tiermodell bereits gezeigt werden.  Im nächsten Schritt des Forschungsprojekts soll nun die Inaktivierung großer Mengen entwickelt werden. Problematisch ist dabei, dass die Elektronen nur wenige Millimeter in die Flüssigkeit eindringen, die bestrahlte Flüssigkeit muss aller in dünner Schicht vorliegen, um wirksam behandelt zu werden.  Finanziert von der Bill-und-Melinda-Gates-Stiftung entwickeln die Forscher nun zwei Prototypen für eine automatisierte Inaktivierung der Erreger. Beim ersten Prototyp wird die Lösung für die Bestrahlung in Beutel abgefüllt – die Beutel sorgen dafür, dass die Flüssigkeitsschicht dünn genug bleibt. Dieser Prototyp  ist fast fertig entwickelt. Im zweiten Ansatz wird die Flüssigkeit als dünner Film über Rollen geführt.  In circa fünf Jahren möchten die Forscher mit den klinischen Studien für die Herstellung von Impfstoffen beginnen.

Weitere Einsatzmöglichkeiten

»Über die Elektronenbestrahlung können wir auch Hochsicherheitsmaterial inaktivieren, ohne es zu zerstören«, erläutert Dr. Sebastian Ulbert, der Arbeitsgruppenleiter am IZI. Dann könnten beispielsweise Blutproben von Ebola infizierten Patienten so behandelt werden, dass sie sich gefahrlos in normalen Laboren untersuchen lassen.


Datum: 04.01.2017

Autor: Ellen Reifferscheid (Apothekerin)

Quelle: Fraunhofer-Institut