Fraunhofer-onderzoekers hebben een nieuwe technologie ontwikkeld om snel, reproduceerbaar en zonder het gebruik van chemicaliën vaccins te produceren.

Bij de productie van vaccins kweek je de pathogenen waartegen het vaccin werkt in grote hoeveelheden. Vervolgens verwijder je ze uit het vaccin met behulp van toxische chemicaliën, zoals formaldehyde. Onderzoekers van Fraunhofer hebben nu een manier ontwikkeld om snel en zonder die chemicaliën vaccins te kunnen produceren. In de VS is er al octrooi op verleend, in de EU is de aanvraag in behandeling.

De methode kwam tot stand door samenwerking van diverse Fraunhofer-instituten. Martin Thoma, teamleider IPA: ‘In plaats van chemicaliën gebruiken we elektronenstralen om de pathogenen te doden. We schieten stralen met hoge concentraties elektronen af op een ziektekiem, waardoor we het DNA of RNA van de pathogenen afbreken. De externe structuur blijft wel behouden.’ Dat laatste is nodig om een effectieve immuunrespons op te roepen, het eerste zorgt ervoor dat de pathogenen zich niet meer kunnen vermeerderen. Dat is de methode van inactivering.

Massaproductie en labschaal

DNA en RNA volledig afbreken met elektronenstraling is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Elektronen kunnen namelijk niet diep doordringen in een suspensie met ziekteverwekkers: vloeistofniveaus mogen de 200 µm niet overschrijden. Fraunhofer is er dan ook al jaren mee bezig om een betrouwbare methode te ontwikkelen die je ook nog eens kunt opschalen naar industriële volumes.

'We doden pathogenen met laag-energetische elektronenstralen'

In januari presenteerden de onderzoekers twee methodes, een voor massaproductie van vaccins en een ander voor toepassing op labschaal. Bij de eerste methode zijn twee vloeistofreservoirs, een met actieve en een met inactieve pathogenen, via een constant draaiend cilindrisch vat of tuimelaar met elkaar verbonden. Een pathogene suspensie bevochtigt de cilinder continu.

De suspensie wordt bestraald en de geïnactiveerde vloeistof gaat vervolgens naar het steriele vat. Het is een continuproces dat je, volgens Thoma, eenvoudig kunt opschalen. Bij de tweede methode leid je de suspensie in zakken door de elektronenbundel volgens een geoctrooieerd proces. Die tweede methode is meer geschikt om kleine hoeveelheden vaccin te produceren voor onderzoek of voor genees­middelenontwikkeling.

Opschalen

IZI kweekte verschillende ziekteverwekkers, waaronder een voor de vogelgriep en een voor de influenza van paarden. Het bekeek samen met IGB of de pathogenen na de bestraling volledig waren geïnactiveerd en er sprake was van effectieve vaccinbescherming. FEP ontwikkelde een systeem om laagenergetische elektronenstralen in exacte doses af te leveren, zodat de ziekteverwekker sterft, maar de structuur van de pathogeen intact blijft. En IPA tekende voor de technische opstelling.

Willem Luytjes, senior viroloog bij het RIVM, is benieuwd of het proces uiteindelijk toepassing vindt. ‘Het is al veel langer bekend (jaren vijftig van de twintigste eeuw, red.) dat hoogenergetische elektronenstraling pathogenen kan doden door het erfelijke materiaal af te breken. Het nieuwe van dit proces is dat het gaat om laagenergetische straling; het voltage is 150 tot 300 keV.’

De nieuwe technologie is de labschaal inmiddels voorbij: in het najaar van 2018 heeft IZI een onderzoeks- en proeffaciliteit in gebruik genomen waar het op dit moment al 4 l vaccin per uur kan produceren. Dat komt al aardig in de buurt van industriële schaal. Fraunhofer zegt in gesprek te zijn met verschillende industriële partners, maar het zal nog twee à vier jaar duren voordat de vaccins in klinische onderzoeken zijn te testen.