Eine von Wäldern inspirierte Lösung schützt Impfstoffe vor Hitze
Impfstoffe wirken durch verschiedene Wirkstoffe, darunter abgeschwächte Mikroorganismen, Proteine oder Nukleinsäuren wie mRNS. Viele davon, darunter Impfstoffe gegen Tetanus, Diphtherie sowie COVID-19, zersetzen sich jedoch bei hohen Temperaturen, sodass eine lückenlose Kühlkette bei Temperaturen von bis zu -80 °C vom Hersteller bis zum Arzt erforderlich ist. Die Kühlkettenlogistik macht bis zu 80 % der mit Impfprogrammen verbundenen Kosten aus. In seinem Labor an der Universität Helsinki in Finnland nennt der Koordinator des GLOBEVAC-Projekts Vincenzo Cerullo(öffnet in neuem Fenster) die nahegelegenen Wälder als Inspiration für eine mögliche Lösung. „Mir wurde die Kreislaufstruktur der Natur stärker bewusst, und ich dachte, wir könnten davon lernen“, fährt er fort. Das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) (ERC) unterstützte Projekt entwickelte nachhaltige, auf Zellulose basierende Biopolymere aus Holzabfällen, die eine schützende Hülle um empfindliche biologische Produkte, darunter Impfstoffe, bilden. „Meines Wissens nach sind wir die Einzigen, die diesen Ansatz verfolgen“, fügt Cerullo hinzu.
Eigene Technologie zur Impfstoffstabilisierung
GLOBEVAC nutzte seine einzigartige, firmeneigene Formulierung, um Impfstoffe „einzuhüllen“ und sie so vor Hitze zu schützen; dies funktionierte in vivo in präklinischen Modellen mit einer Reihe von umhüllten und nicht umhüllten viralen Vektoren. Die Formulierung basiert auf einem biologisch abbaubaren Nanocellulose-Material, das bereits häufig in pharmazeutischen Produkten verwendet wird. Im Rahmen eines Ansatzes, der auf die Integration in bestehende pharmazeutische Herstellungsprozesse ausgelegt ist, wird der Impfstoff mit der GLOBEVAC-Formulierung kombiniert und zu einer stabilen festen Form verarbeitet, die später für den Einsatz in der Medizin rekonstituiert wird. „Die schützende Matrix verhindert die Aggregation, die Denaturierung von Proteinen sowie Membranschäden, die normalerweise während der Lagerung oder des Transports auftreten, und bewahrt so die natürliche Struktur und die biologische Aktivität des Impfstoffs oder des Biologikums“, erklärt Manlio Fusciello, CEO von GlobeVAC(öffnet in neuem Fenster), einem Spin-off-Unternehmen, das die Technologie kommerzialisieren will. „Das Verfahren ist mit der bestehenden pharmazeutischen Herstellung kompatibel, einfach und für temperaturempfindliche Biologika skalierbar.“ Um die Stabilisierungsfähigkeit zu bewerten, wurden Proben viraler und nicht-viraler Impfstoffe bei verschiedenen Temperaturen bis zu 40 °C gelagert, was realistische Lager- und Transportszenarien widerspiegelt. Die Stabilität der Impfstoffe wurde über mehrere Monate hinweg überwacht. Im Rahmen dieser Studien wurden die Erhaltung der Partikelgröße und -verteilung, die Proteinintegrität, die Antigenstabilität, die biologische Aktivität und die funktionelle Leistungsfähigkeit nach der Rekonstitution sowie die Immunogenität und Wirksamkeit bewertet. Anhand dieser Tests ließ sich feststellen, ob Impfstoffe, die mit der GlobeVAC-Technologie konserviert wurden, im Vergleich zu frisch hergestellten Impfstoffen und degradierten Kontrollproben auch nach der Lagerung noch in der Lage waren, schützende Antikörper- und T-Zell-Reaktionen auszulösen. „Unsere Konzeptnachweis-Impfstoffe, die wochenlang bei erhöhten Temperaturen gelagert wurden, blieben im Vergleich zu den tiefgefrorenen Impfstoffen vergleichbar wirksam“, bemerkt Cerullo. Im Rahmen des Projekts konnten virale Impfstoffe, mRNA-LNP-Impfstoffe und attenuierte Lebendimpfstoffe sowie Außenmembranvesikel, Antikörper und Bakterien erfolgreich konserviert werden, wobei eine Stabilität von bis zu 6–8 Monaten nachgewiesen wurde. In Zukunft könnte die Methode auf den Schutz von kühlpflichtigen Medikamenten sowie von funktionellen Enzymen und monoklonalen Antikörpern ausgeweitet werden.
Human- und Tierprodukte für die Marktreife vorbereiten
Der Erfolg von GLOBEVAC zeigt, wie der Europäische Forschungsrat die Ziele der EU in Bezug auf Innovation und Wettbewerbsfähigkeit sowie die Mission von EU4Health – Stärkung der globalen Gesundheitsresilienz(öffnet in neuem Fenster) – vorantreiben kann. GlobeVAC schützt seine Technologie durch ein wachsendes Portfolio an geistigem Eigentum, das aus der Forschung der Universität Helsinki hervorgegangen ist. Das Unternehmen, das eine Pre-Seed-Finanzierung in Höhe von 450 Millionen Euro erhalten hat, konzentriert sich nun auf die Entwicklung zweier biostabiler Produkte: eines für die menschliche Gesundheit und eines veterinärmedizinischen Präparats zur Behandlung pathogener bakterieller Infektionen. Die Aussichten sind vielversprechend. „Ich habe mich kürzlich mit dem Botschafter eines afrikanischen Landes getroffen, der großes Interesse an unseren Fortschritten zeigte, und wir sehen eine klare Lücke im Veterinärmarkt, der derzeit für den Transport von Impfstoffen zum Teil auf flüssigen Stickstoff angewiesen ist“, fügt Cerullo hinzu.
