Leverans av viktiga vacciner i framtiden utan ägg

Bekämpa infektionssjukdomar: vacciner utan ägg

Vaccinationer är ett mycket effektivt botemedel mot olika infektionssjukdomar. För produktion av vacciner behövs för närvarande cirka en halv miljard kycklingägg varje år. Men detta kan förändras i framtiden. Forskare har nu utvecklat en ny metod som gör det möjligt för vissa flavivirus att vara starkt koncentrerad i bioreaktorer i framtiden.

Forskare producerar patogener i bioreaktorer

Produktionen av vacciner kräver idag cirka en halv miljard kycklingägg per år. För produktion av influensavacciner ensam behövs upp till 500 miljoner ägg varje år. Vissa vacciner kan dock produceras utan ägg i framtiden. Forskare vid Max Planck Institute (MPI) för Dynamics of Complex Technical Systems i Magdeburg utvecklar metoder som gör det möjligt att sprida virus för vacciner vid en betydligt högre koncentration än tidigare. Forskarna producerar patogenerna i cellkulturer i små bioreaktorer.

För produktion av vacciner behövs för närvarande cirka en halv miljard kycklingägg varje år. Detta kan förändras i framtiden. Tyska forskare arbetar med metoder som gör det möjligt för virus att vara starkt koncentrerade i bioreaktorer. (Bild: arcyto / fotolia.com)

Komplikationer och flaskhalsar vid framställning av vacciner

Enligt ett uttalande från institutet orsakar vaccinproduktion ofta komplikationer och flaskhalsar.

Eftersom produktionsåret måste planeras i förväg, har bytt vaccinationsrekommendationer, kvalitetsbrister eller ekonomiska beräkningar av de få företag i vaccinmarknaden långtgående konsekvenser för leverans av skyddsämnen.

Till exempel meddelade Förenta staternas centrum för sjukdomsbekämpning i april 2017 att det enda licensierade gula febervaccinet i USA skulle vara i bruk senast i slutet av 2018.

Som ett alternativ, även om en agent erbjöds som inte är licensierad i USA, kan den begränsade tillgängligheten av ett effektivt vaccin i en epidemi vara farligt.

Till exempel, under en gula feberepidemi i Angola och Kongo år 2016, blev tusentals människor smittade med sjukdomen.

Vaccinet tillförseln till Världshälsoorganisationen (WHO) vid den tiden världen var så knappa att hjälpare hade att vaccinera i riskzonen med bara en femtedel av den vanliga dosen.

Signifikant högre cellkoncentrationer

Men att leverera några viktiga vacciner kan bli säkrare i framtiden.

Ett team ledt av Yvonne Genzel och Alexander Nikolay från Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems arbetar för att säkerställa att ovannämnda problem inte längre uppstår i framtiden.

Forskarna kombinerar flera metoder för att producera Flaviviruses, inklusive Yellow Fever och Zika-virus, under optimala förhållanden.

För det första multiplicerar forskarna djurcellerna i en näringslösningsfylld bioreaktor, som fungerar som värdar för virusen.

Cellerna multipliceras i suspension, dvs flytande i näringslösningen. Ansluten till bioreaktorn är en anordning som regelbundet aspirerar och pumpar tillbaka en del av lösningen.

En modul som innehåller dussintals närings-permeabel membranrör håller cellerna tillbaka, men filtrerar tillbringad näringslösning och slöser ut ur reaktorn.

Under denna perfusionsprocess bestämmer en sond konstant koncentrationen av cellerna, till vilka tillförseln av färskt näringsmedium är anpassat.

Experterna i bioreaktorn uppnår cellkoncentrationer som är upp till 75 gånger högre än den vanliga standarden.

Därefter smittar forskarna cellerna med gula febervirus. De använder ett annat knep för att uppnå högsta möjliga viruskoncentration.

Forskarna använder en patogen som de tidigare har anpassat sig för att reproducera särskilt bra i djurceller.

Resultaten av forskarna publicerades i tidskriften "Applied Microbiology and Biotechnology".

Anpassa produktionen mer flexibelt till behoven

"Vår framsteg är mycket lovande", säger Yvonne Genzel, som har ett team i Bioprocess Engineering-arbetsgruppen vid Max Planck-institutet i Magdeburg.

"Den nya perfusionsmetoden gör det möjligt att generera virus i ett litet utrymme i extremt stora mängder. Vi uppnådde högre virusnivåer för Zika och gul feber än någon tidigare metod kunde. "

Framför allt kan perfusionsmetoder vara lämpliga för att producera stora mängder virus om virusutbytet per cell är mycket lågt.

"Det skulle vara bra om den här tekniken snart också skulle används av vaccintillverkare i stor skala", säger Udo Reichl, direktör vid Max Planck-institutet för Dynamics av ​​komplexa tekniska system och chef för arbetsgruppen bioprocess.

"Metoden ska göra det möjligt att anpassa produktionen mer flexibelt till behoven och äntligen hitta en effektiv och ekonomisk produktionsprocess för virus som är svåra att föröka."

Skydd mot dödliga infektionssjukdomar

Flavivirus distribueras vanligtvis till människor via myggor och utlöser infektionssjukdomar som, som gula feber, kan vara dödliga.

Infektion med flavivirus kan för närvarande inte botas, mediciner bara lindra symtomen. Vaccinationer kan dock skydda mot några av patogenerna.

Sedan 1937 finns ett levande vaccin mot gul feber, men sedan de första produktionsprocesserna har fastställts har produktionsmetoden inte förändrats fundamentalt.

Läkemedelsföretag multiplicerar fortfarande virus i kycklingembryon. Från virus utan patogena egenskaper producerar de sedan levande vacciner.

Å ena sidan de behöver för främmande ämnen och andra patogener lossade ägg, å andra sidan, produktionen av ett vaccin tar på denna väg om tolv månader.

Virus för tio miljoner vaccindoser inom två veckor

Med den nya produktionsmetoden, men som många gula febern virus förökar sig i en bioreaktor med en liter redan två veckor efter behov för tiotals miljoner doser vaccin.

"Tyvärr kan virusen inte skördas direkt genom hålfibermembranet eftersom membranet blockeras över tiden", säger Yvonne Genzel. "Därför testar vi även andra perfusionssystem utan membran."

Ditt lag undersökte också hur Perfusionsmethoden med andra patogener såsom influensavirus, japanskt encefalitvirus och den modifierade vaccinia Ankara arbete.

Den senare är en lovande kandidat för att införa genetiskt material i cellerna av levande varelser i genterapi.

Cancerbehandling kräver extremt höga nivåer av virus för att ge läkare möjlighet att använda denna metod för att behandla tidigare otrösta tumörer.

Om perfusionsmetoden skulle visa sig framgångsrik i de planerade undersökningarna skulle virus kunna bli lättare tillgängliga för många tillämpningar. (Ad)