Bei Impfstoffen stellt der Transport und die Lagerung eine besondere Herausforderung dar.
"Fast alle Impfstoffe am Markt müssen gekühlt werden, sonst verlieren sie schnell ihre Wirksamkeit. Das ist vor allem dann ein größeres Problem, wenn es darum geht, Impfstoffe in Entwicklungsländer und ländliche Regionen zu liefern. Es gibt dort Orte ohne verlässliche Stromversorgung. Zudem haben wir ein Kostenproblem: Eine durchgängige Kühlkette zu garantieren, ist teuer."
Stabilisierende Kristallstruktur aus Zucker
Vince Leung ist Biotechnologe an der McMaster University in Kanada. Gemeinsam mit Forscherkollegen hat er eine neue Methode entwickelt, mit der sich Impfstoffe konservieren lassen, ohne gekühlt werden zu müssen. Der Trick: Die Impfstoffe werden in eine spezielle Zuckerlösung gemischt. Wenn diese austrocknet, bildet sie eine feste Kristallstruktur, in der die Viren, die den aktiven Teil der Impfstoffe bilden, stabil bleiben. Für den Einsatz muss sie später nur in Wasser wieder aufgelöst werden. Die Lösung kann dann unter die Haut gespritzt werden.
"Verschiedene Zuckerarten wurden schon länger genutzt, um unterschiedliche Stoffe zu konservieren, zum Beispiel Enzyme. Unsere Forschungsgruppe untersuchte anfangs Zucker zur Stabilisierung von Proteinen für den Einsatz in Biosensoren. Aber dann haben wir schnell erkannt, dass man das auch für Impfstoffe aus Viren nutzen könnte."
Die verwendete Zuckerlösung ist ein Gemisch der zwei Zuckerarten Pullulan und Trehalose. Beide sind für den Einsatz in Lebensmitteln zugelassen. Vince Leung erklärt die Wirkungsweise bei den Impfstoffen so:
"Wenn die Lösung austrocknet und der Zucker kristallisiert, schließt er die Viren eng ein. Sie können sich dann nicht mehr bewegen. Normalerweise denaturieren Viren in der Hitze oder wenn sie austrocknen, sie verlieren ihre Struktur. Aber im Pullulan-Zuckerkristall sind sie so fixiert, dass sie ihre Wirksamkeit behalten."
Erfolgreiche Tests mit Mäusen
Die Forscher machten Tests an Mäusen mit aktiven Herpes- und Influenza-Viren, sogenannte Lebend-Impfstoffe. Selbst nach längerer Lagerung im Zuckermantel bei erhöhter Temperatur riefen diese eine genauso starke Immunreaktion hervor wie gekühlt gelagerte, herkömmliche Impfdosen.
"Bisher müssen Vakzine bei zwei bis acht Grad Celsius kühl gelagert werden, und das geht für bis zu sechs Monate. Wir haben unsere Proben testweise einer Temperatur von 40 Grad Celsius ausgesetzt. Selbst nach drei Monaten waren sie immer noch brauchbar."
Vince Leung gibt sich überzeugt: Wenn das Verfahren sogar Lebendimpfstoffe konservieren kann, dann sollte es genauso auch mit weniger empfindlichen, sogenannten Totimpfstoffen funktionieren. Das müssen aber weitere Tests noch zeigen. Die Zuckerlagerung könnte sogar die Anwendung bei Impfkampagnen erleichtern. Denn das Verfahren bietet sich auch für eine orale Impfung an.
Auch orale Impfung denkbar
"Der Mehrfachzucker Pullulan ist der Hauptbestandteil von Atemfrische-Strips aus der Drogerie. Man legt sie sich auf die Zunge, wo sie einfach zergehen. Das könnte bei einer Impfung genauso funktionieren. Wir legen einen Zucker-Streifen mit dem Impfstoff in den Mund, lassen ihn sich auflösen und verabreichen die Impfung auf diese Weise."
Bis es in der Praxis soweit ist, dass Impfstoffe im Zuckermantel konserviert, ungekühlt transportiert und dann oral verabreicht werden können, werden allerdings noch einige Jahre vergehen, schätzt Vince Leung. Denn das Verfahren muss erst noch in klinischen Tests erprobt werden, um eine offizielle Zulassung zu erhalten. Zudem gilt es, die Herstellungsmethode vom Labormaßstab zu einer möglichen pharmazeutischen Massenfertigung weiterzuentwickeln.
