Biotechnologische Veränderung von Pflanzen zur Herstellung von Impfstoffen

Die Herstellung von Arzneimitteln in Pflanzen kann effizienter sein als mit klassischen Produktionsmethoden. In Pflanzen produzierte Impfstoffe sind einfach und billig in der Herstellung und eignen sich somit zur Impfung von Mensch und Tier gegen Infektionskrankheiten.

Gesundheit

So wurde bereits intensiv an Pflanzen als alternativen Produktionssystemen für rekombinante Proteine geforscht. Mit den technologischen Fortschritten ist sowohl eine vorübergehende Expression möglich, es können aber auch Pflanzenlinien für die kontinuierliche Produktion stabiler Zielproteine generiert werden. Das EU-finanzierte Projekt PLAPROVA (Plant production of vaccines) verwendete Pflanzenexpressionssysteme für das Screening einer Reihe von Impfstoffkandidaten. Schwerpunkt war die Entwicklung virusähnlicher Partikel (VLP) gegen wichtige Tierseuchen wie Vogelgrippe und Blauzungenkrankheit. Da diese VLP das Immunsystem stimulieren, eignen sie sich als Impfstoffe. Pflanzenviren wie das Langbohnen-Mosaik- (CPMV) und das Tabakmosaik-Virus (TMV) wurden für den Transport und die transiente Expression von Impfstoffantigenen in Pflanzen verwendet. Mit der Optimierung des CPMV-Systems gelang die gleichzeitige Expression mehrerer Polypeptide innerhalb einer Pflanzenzelle. Die Wissenschaftler exprimierten in Pflanzen VLP, die aus einer einzigen Polypeptidkette bestehen, aber auch komplexere mehrkettige VLP. So konnten testweise mindestens vier Proteine mithilfe von Blauzungenvirus (BTV)-Kapsiden kontrolliert coexprimiert werden, die sich dann zu komplexen VLP assemblierten, was ihre funktionelle Leistungsfähigkeit demonstriert. Die gereinigten, assemblierten VLP wurden Versuchstieren verabreicht, um antigene und immunogene Eigenschaften zu bestimmen. Komplexe BTV-derivierte VLP immunisierten Schafe gegen Vireninfektionen, zudem wurde ein in Pflanzen exprimiertes Polyepitop des Maul- und Klauenseuche-Virus erfolgreich zur Impfung von Meerschweinen eingesetzt. Ein wichtiges Projektergebnis war die Expression prophylaktischer Impfstoffkandidaten gegen das humane und Rinder-Papillomavirus. TMV-Epitope in einem als Immunogen fungierenden neuen Membranprotein (M2e) konnten Mäuse vor der Asiatischen Vogelgrippe schützen. Den Wissenschaftlern gelang es zudem, die anfängliche Toxizität bei in Pflanzen exprimierten PRRS-Virenepitopen (Reproduktions- und Atemwegssyndrom der Schweine) zu vermeiden. Hierfür wurden Proteine mit reduzierter Toxizität und genetischer Instabilität generiert, die dabei ihre immunologischen Eigenschaften beibehielten. Die PLAPROVA-Initiative zeigte, dass es möglich ist, hohe Mengen an Proteinen in Pflanzen herzustellen, um sie anschließend für Impfstoffe einzusetzen. Die ökonomischen Vorteile durch niedrige Produktionskosten werden sowohl der Pharma- als auch der Agrarindustrie zugute kommen.

Schlüsselbegriffe

Pflanzen, Impfstoffe, virusähnliche Partikel, humanes Papillomavirus, Asiatisches Vogelgrippe

Plant Production of Vaccines

Biotechnologische Veränderung von Pflanzen zur Herstellung von Impfstoffen

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