Impfstoffherstellung: Prozessentwicklung und Expertise

Ein Virus-ähnliches Partikel (VLP) ist ein biologisches Nanopartikel, das aus der schützenden Proteinhülle eines Virus ohne dessen Genom besteht. Da sie die allgemeine Struktur von Viruspartikeln nachahmen, aber kein infektiöses genetisches Material enthalten, sind sie ein attraktives Modell für die Entwicklung von Impfstoffen. VLP können mit Methoden wie Säugerzellkulturen, Insektenzellkulturen sowie bakteriellen und hefebasierten Systemen hergestellt werden. Diese Systeme können zwar zu guten Produktionserträgen führen, die Reinigung erfordert jedoch besondere Aufmerksamkeit. Die Herausforderung besteht darin, ein skalierbares Upstream-Verfahren mit Klärungsschritten und effektiver Aufreinigung zu entwickeln und gleichzeitig Produktqualität und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.

Virale Vektoren sind eine vielversprechende Plattform für die Entwicklung von Impfstoffen, die eine zellvermittelte Immunität gegen komplexe Krankheiten wie Ebola, RSV, COVID-19 und andere auftretende Bedrohungen hervorrufen. Darüber hinaus bieten sie die Möglichkeit, eine einzelne Vorlage für die Virusproduktion für mehrere Krankheiten zu verwenden und schnell zu reagieren. Die Prozesse für virale Vektoren können jedoch Herausforderungen mit sich bringen: Verbesserung der Ausbeute, um die Nachfrage der Patienten zu befriedigen, Einhaltung der Standards für Biosicherheitstests zur Produktcharakterisierung, Wirksamkeit und Sicherheit sowie Rationalisierung der zeitaufwändigen Produktion, um die Marktreife zu verbessern und die Markteinführung der Therapie zu beschleunigen. Hersteller, die diese Herausforderungen meistern, können aus den Möglichkeiten der viralen Vektorplattform schöpfen und gleichzeitig die Reaktion auf globale Gesundheitsprobleme verbessern.

Plasmid-DNA (pDNA) ist ein wichtiger Bestandteil von Therapien mit viralen Vektoren oder Impfstoffen. pDNA wird auch als Ausgangsmaterial für mRNA-Impfstoffe verwendet.

Diese zirkulären DNA-Moleküle können als therapeutische Transgene, als Code für das virale Kapsid oder als Impfstoff selbst verwendet werden. DNA-Impfstoffe sind für die Verwendung bei Tieren zugelassen und wurden zur Bekämpfung des SARS-CoV-2-Virus entwickelt.

mRNA-Impfstoffe sind ein sich rasch entwickelnder Impfstofftyp und haben deutlich gezeigt, dass sie eine neue Ära in der Impfstoffkunde einleiten. Nukleinsäuren basieren entweder auf DNA, die durch einen Fermentationsprozess gebildet wird, oder auf Boten-RNA (mRNA), die in In-vitro-Systemen synthetisiert wird. Sie induzieren oder fördern eine Immunreaktion gegen eine große Zahl potenzieller Krankheitserreger. Diese RNA-Impfstoffe erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie schnell verfügbar sind und im Falle eines Ausbruchs oder einer Pandemie kostengünstig in großen Mengen hergestellt werden können. Sie sind außerdem widerstandsfähig und bleiben lange unter verschiedenen Lagerbedingungen haltbar.

Konjugierte Polysaccharidimpfstoffe (CPS) werden weltweit eingesetzt, insbesondere bei Kindern und in Entwicklungsländern. Sie bieten einen lebensrettenden Schutz gegen eine Vielzahl von bakteriellen Infektionen, darunter Lungenentzündung, Haemophilus influenzae Typ b (Hib) und Meningitis. Da Polysaccharidantigene in ihrem nativen Zustand nicht sehr immunogen sind, ist die chemische Konjugation mit einem immunogenen Trägerprotein ein entscheidender Schritt. Die Herstellung von CPS-Impfstoffen erfordert einen komplexen, mehrstufigen Aufreinigungsprozess im Downstream-Bereich, der die Hersteller unter dem Druck, die Ausbeute zu maximieren und die Kosten zu senken, vor große Herausforderungen stellt. Damit CPS-Impfstoffe auch für Entwicklungsländer erschwinglich bleiben, sind modernste Technologien und Prozessdesigns für eine schnelle, kosteneffiziente und spezifikationsgerechte Produktion unerlässlich.

Toxoid- und Ganzbakterienimpfstoffe induzieren die Immunität auf ähnliche Weise wie CPS-Impfstoffe, bei denen ebenfalls inaktivierte Toxoide oder Bakterien durch chemische Konjugation verwendet werden. Obwohl diese Plattformen im Allgemeinen als sicher gelten, gibt es prozessbedingte Herausforderungen bei der Endotoxinentfernung und, wie bei jedem Prozess, das Ziel der Optimierung von Wiederfindung und Ausbeute. Solche Herausforderungen müssen bei der Prozessentwicklung und -durchführung bewältigt werden, um ein qualitativ hochwertiges Produkt sicherzustellen.