Impfstoff – bitte hier downloaden!

9. November 2012
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Digitale Information und biologische Strukturen: zwei Welten begegnen sich. Bald könnten Syntheseroboter aus Bits und Bytes biologische Makromoleküle erschaffen, etwa für Impfstoffe. Craig Venter schreibt erneut Geschichte.

Alle Jahre wieder machen sich ab dem Spätherbst Influenzaviren unangenehm bemerkbar. Experten der Deutschen Vereinigung zur Bekämpfung der Viruskrankheiten haben das Geschehen in Australien analysiert – “down under” klingt die Saison bereits wieder ab. Aufgrund der Daten erwarten sie auch für Deutschland eine starke Grippewelle und raten Risikopatienten, sich impfen zu lassen.

Impfstoff? Nicht lieferbar!

Schön und gut, doch im Norden und Süden der Republik kamen gleich die nächsten Probleme mit hinzu. Krankenkassen hatten mit Novartis Verträge über den Impfstoff Begripal geschlossen. Nur konnte der Hersteller im üblichen Zeitrahmen nicht die geforderte Menge produzieren. Weitere Chargen mussten aufgrund von Ausflockungen vom Markt genommen werden. Abbott, CSL und Sanofi Pasteur MSD sprangen kurzfristig ein, die erforderliche Zahl an Dosen steht nach wie vor nicht bereit. Konkurrenten hatten ohnehin nur kleine Chargen produziert, da niemand mit einem Zuschlag bei der Ausschreibung rechnete. Über Nacht lassen sich diese Lücken nicht schließen.

Ei mit Virus

Das liegt größtenteils am Herstellungsverfahren: Nach wie vor bringen Pharmafirmen sogenannte Saatviren, diese enthalten saisonal relevante Influenza-Stämme, in pathogenfreie, bebrütete Hühnereier ein. Nach drei Tagen ernten sie eine stark virushaltige Flüssigkeit. Je nach Aufarbeitung lassen sich daraus Vollimpfstoffe, Spaltimpfstoffe sowie speziell aufgereinigte Untereinheitenimpfstoffe gewinnen. Das kostet Zeit und Ressourcen – kein modernes Vorgehen angesichts der Geschwindigkeit, mit der sich Viren heute global ausbreiten. Bereits 2009/2010 löste der Influenza-Stamm A/California/7/2009, besser bekannt als “Schweinegrippe“, eine Pandemie aus. Ab Juli dieses Jahres erkrankten laut US-amerikanischer Seuchenschutzbehörde (Center for Disease Control and Prevention) in Ohio und Indiana erneut 145 Menschen an einer ähnlichen Variante – die Gefahr einer weltweiten Seuche ist wieder präsent geworden. Wissenschaftler sehen zwei entscheidende Achillesfersen des Gesundheitssystems: die Produktion und die Verbreitung entsprechender Vakzine.

Moderne Strukturen nutzen

Bei der Wired Health Conference 2012 hat sich deshalb Craig Venter zu Wort gemeldet – Pionier der Molekularbiologie und wissenschaftlicher Visionär. Momentan liefe die Herstellung von Impfstoffen nur über Firmen, lautet seine Kritik. “Medizin muss in eine völlig neue Richtung gehen.” Der Forscher setzt auf innovative Schnittstellen zwischen Biologie und Technik. Bereits heute werden in tausenden Labors weltweit Oligonukleotide, also kurze DNA-Fragmente, vollautomatisch hergestellt. Kunden bestellen eine Sequenz über das Web, und Synthesemaschinen wandeln elektronische Daten in Nukleinsäuren um. Davon profitiert nicht nur die Wissenschaft: “Sie können die Medizin grundlegend ändern, da Sie schnell Zugriff auf digitale Informationen haben”, so Venter.

Nukleinsäuren aus dem Rechner

Entsprechende Vorarbeiten klingen vielversprechend. Dem Forscher gelang, in Bakterien künstliche Nukleinsäuren einzubringen, die er vorher mit seinem Computer entwickelt hatte – zwar anhand natürlicher Vorbilder, aber dennoch mit Varianten. Damit ließen sich Zellen komplett umprogrammieren. Daraufhin entstanden nur noch Moleküle, die vom neuen Erbgut kodiert wurden. Craig Venter hofft, künftig über Escherichia coli Impfstoffe zu gewinnen und im Falle einer Pandemie die Bevölkerung schneller als bisher zu versorgen. Bakterien vermehren sich rasch und sind vergleichsweise unproblematisch hinsichtlich ihrer Kulturbedingungen. Heute gibt es alternativ zur Influenza-Impfstoffproduktion über Hühnereier nur ein Verfahren, das mit Nierenzelllinien der Grünen Meerkatze arbeitet. Auch hier sei ein “Upscaling” nicht ohne Probleme durchführbar, heißt es von Herstellern. Die synthetische Biologie könnte helfen, unser Gesundheitswesen zu revolutionieren.

Schnittstelle zwischen Biologie und Technik

Venter geht noch entscheidende Schritte weiter. Er spricht in seinem Vortrag von digital-biologischen Wandlern mit einem Sender und einem Empfänger, um Impfstoffe weltweit verfügbar zu machen. Sender könnten zum Beispiel zentrale Labors mit Sequenziermaschinen und Hochleistungsrechnern sein. Hier analysieren Forscher neue Viren und entwickeln aus den Sequenzdaten einen Code für mögliche Vakzine, beispielsweise abgeschwächte Lebendimpfstoffe. Der Empfänger, also jeder Computer mit Internetzugang, erhält Informationen zum Bau einer Vakzine per E-Mail. Jetzt kommt ein neuartiger Drucker ins Spiel, der aus etlichen Kartuschen mit chemisch aktivierten Aminosäuren, Zuckern und Nukleinsäuren ein Virus als Vakzine aufbaut. Dreidimensionale Bioprinter wurden, wenn auch für Gewebe, bereits von der Firma Organovo entwickelt und sind in den Ingenieurwissenschaften ebenfalls häufig zu finden.

Impfstoff – Hausmarke

Hätte jedes Krankenhaus und jede Arztpraxis einen entsprechenden Syntheseautomaten, wären Impfstoffengpässe nur noch historische Fußnoten. “Wir haben Möglichkeiten, innerhalb weniger Sekunden Informationen über ein neues Virus um die ganze Welt senden”, sagt Venter. “Sie könnten den Impfstoff einfach downloaden, und es gäbe keine Pandemie mehr.” Download, Synthese, Impfung – eine neue Strategie zur Immunisierung könnte die Versorgung weltweit garantieren. Craig Venter hält es für möglich, dass 3-D-Bioprinter so erschwinglich werden, dass sie neben jedem heimischen Computer stehen. “Falls Sie eine Konversionsbox haben, können Sie die neuesten Informationen selbst downloaden, und Sie haben den Impfstoff.” Auch Spritzen sind nicht unbedingt erforderlich. Kürzlich hat die Europäische Arzneimittelbehörde EMA Influenza-Vakzine auf Basis von Nasensprays zugelassen – in den USA sind ähnliche Präparate schon länger auf dem Markt. Die abgeschwächten Stämme sind kälteadaptiert beziehungsweise thermosensitiv und können sich außerhalb des Nasenrachenraums nicht vermehren.

Altes Molekül – neue Impfstrategie

Venters Konzept könnte einen Beitrag leisten, um DNA-Impfstoffen endlich zum Durchbruch zu verhelfen. Forscher bringen in Plasmide, als zyklische Nukleinsäuren, Gene für virale Proteine ein. Plasmide infizieren körpereigene Zellen und stellen in vivo entsprechende Eiweiße her, die zur Antikörperbildung führen. Bei jeder Zellteilung werden die Erbgutschnipsel als blinde Passagiere mit kopiert. Im Labor und in kleinen Studien hatten Virologen schon Erfolg – etwa bei hoch letalen A/H5N1-Influenzaviren. Sogar die Immunisierung gegen Ebola- und Marburgviren gelang bei Tieren. Betritt ein neues Pathogen das Weltgeschehen, wäre Craig Venter schon zur Stelle. “Es ist nur eine Frage von Stunden, jedes neue Virus nachzubauen, sobald es auftaucht” – und damit einen Impfstoff herzustellen, sagt der Forscher. Phantastische Perspektiven – doch was könnte schief gehen?

Lebensrettender Spamfilter

“Wir bekommen schon heute viele Spam-Mails”, sagt der Biologe. Natürlich muss die E-Mail aus einer vertrauensvollen Quelle kommen. “Wie bekommen Sie Informationen, denen Sie vertrauen können?” Eine falsche Virusdefinition vom vermeintlich vertrauenswürdigem Absender könnte in Wirklichkeit statt des rettenden Impfstoffs gefährliche Erreger unter das Volk bringen: Bioterrorismus, ohne sich die Finger schmutzig zu machen. Kein abwegiger Gedanke, aber mit Sicherheit technisch lösbar.

70 Wertungen (4.31 ø)
Medizin

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3 Kommentare:

Selbstst. Apothekerin

Es ist wie mit der Erfindung des Nuklearstroms. Was auf der einen Seite als Segen angesehen werden kann, ist bei Missbrauch ein Fluch. Ich finde es eine erschreckende Vorstellung, wenn Millionen unterschiedlichster Menschen einen Bioprinter an ihrem Computer angeschlossen hätten. Orwell lässt grüßen.

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Artur Riebschläger
Artur Riebschläger

Ein faszinierender Artikel, und eine große Hoffnung für die Menschheit

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Dr. med. Klaus-Heinrich Bruendel
Dr. med. Klaus-Heinrich Bruendel

Sehr conciser Artikel zum Thema Viren,Impfstoffe,und-betörende Bilder der Hanta- Viren.

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