Fertigung von Konjugatimpfstoffen



Die Schritte zur Fertigung von Konjugatimpfstoffen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  • Proteinherstellung:  Fermentation von Wirtsorganismen,
    Sammeln, Waschen, Homogenisierung, Rückgewinnung und Aufreinigung des Proteins
  • Polysaccharidherstellung: Fermentation des Spenderorganismus, Zellaufschluss, Aufreinigung der Polysaccharide, Hydrolyse (Säure, Periodat)
  • Derivatisierung: beide Komponenten reaktionsfähig machen
  • Konjugation: Komponenten miteinander reagieren lassen
  • Aufreinigung: Abscheidung unerwünschter Komponenten
  • Abschließende Behandlung und Abfüllung: Konzentrierung auf endgültige Stärke, Dialyse in angemessene Lösung, sterile Abfüllung als Flüssigkeit oder Lyophilisierung
 











Jeder dieser einfachen Schritte erfordert eine Reihe sehr präziser Zwischenschritte.

Ein große Anzahl an Reagenzien wird für die Derivatisierung und Konjugatherstellung dieser Impfstoffe verwendet. Die Herstellung und Aufreinigung des Proteins ist ein relativ einfacher Prozess. Dies lässt sich jedoch von der Herstellung von Saccharidkomponenten, die das Hinzufügen und anschließende Abscheiden von Reagenzien erfordert, nicht behaupten.

Aufgereinigte Bulk-Saccharide müssen im Rahmen der Aufspaltung in Größenklassen sortiert werden, damit die Produktspezifikationen erfüllt werden. Dies kann durch eine Größenausschluss-Chromatographie erfolgen, führt jedoch tendenziell zu größeren Mengen Verdünnungsmaterials, das wiederum mithilfe von Ultrafiltration konzentriert werden muss. Der Größenausschluss für viele Impfstoffe erfolgt daher mithilfe von Ultrafiltrationsmembranen. Dabei wird die Saccharidmischung durch eine oder mehrere verschiedene Ultrafiltrationsmembranen gefiltert. Beispielsweise kann eine Membran von 50 kD (kiloDalton) verwendet werden, um größere Verunreinigungen, Polysaccharidaggregate und größere Polysaccharidmoleküle auszuschließen.

Das Filtrat passiert anschließend eine 10 kD-Membran, die kleine Moleküle, Salze und Lösungsmittel abscheidet, die im Rahmen des Prozesses verwendet wurden. Dabei wird eine Reihe von Oligosacchariden mit einem recht begrenzten Größenspektrum zwischen den beiden Membranen „eingeschlossen“.

Nach der Derivatisierung können nicht unreagierte Spezies auch durch die 10 kD-Membran gespült und die behandelten Oligosaccharide für die folgende Konjugatreaktion in eine angemessene Lösung diafiltriert werden.

Ein ähnlicher Prozess kann zur Abscheidung unerwünschter Reagenzien aus dem Protein angewendet werden. Nach erfolgter Konjugation kann das Konjugat nochmals durch eine Ultrafiltrationsmembran mit kleiner Porengröße filtriert werden, um unreagierte Konjugationschemikalien abzuscheiden und das Konjugat noch einmal konzentriert oder diafiltriert werden, sodass es seine endgültige Formulierungsstärke in der Trägerflüssigkeit erhält. Anschließend kann nötigenfalls die Zusetzung von Hilfsstoffen und Konservierungsmitteln erfolgen.

Bei einigen Impfstoffen ist das Produkt multivalent, d. h. es besteht aus mehreren Saccharidserotypen. In diesen Fällen wird jeder Serotyp separat hergestellt und konjugiert, um die Serotypen anschließend zur Erstellung der endgültigen Formulierung miteinander zu vermischen. Prevnar (Wyeth) ist ein Beispiel für einen solchen Impfstoff. Er verfügt über sieben verschiedene Polysaccharide – die Serotypen 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F und 23F, die am häufigsten auftreten. Derzeit werden neue Impfstoffe entwickelt, die über sogar noch mehr Serotypen verfügen. Der verkompliziert die Herstellung, da jeder Serotyp separat hergestellt und kontrolliert werden muss. Diese Komplexität ist eine der Grenzen bei der kostengünstigen Bereitstellung von Impfstoffen für Entwicklungsländer, die auf diese Impfstoffe angewiesen und ohne Eingreifen von Organisationen wie WHO und Weltbank nicht in der Lage sind, diese Impfstoffe zu kaufen.

Es gibt jedoch einige einfache Geräte, die wenigstens etwas dazu beitragen können, diese Kosten einzudämmen, und die tatsächlich von einigen Impfstoffherstellern in den USA, Indien und Asien verwendet werden. Für diese Ultrafiltrationsphasen werden typischerweise Flachschicht-Membrankassetten auf speziellen Trägern und Systemen für jede Verwendungsphase verwendet. Für multivalente Impfstoffe und Impfstoffe mit vielen erforderlichen Ultrafiltationsschritten bei selbst nur einem Serotypen können hohe Kosten für die verschiedenen Systeme entstehen. Diese Kosten lassen sich leichter rechtfertigen, wenn eine große Menge eines bestimmten Impfstoffes kontinuierlich hergestellt wird. Einwegtechnologien ermöglichen die Vorbereitung vieler der erforderlichen Reagenzien sowie die Sterilfiltration und Mischvorgänge bei einem geringen Bedarf an Geräten. Allerdings stehen größere Ultrafiltrationssysteme derzeit nicht als Einwegsysteme zur Verfügung. Verfügbar sind dafür Systeme mit Kunststoffauskleidungen, so dass nur ein einziges Set an Edelstahltanks (die nicht in direkten Kontakt mit den Flüssigkeiten kommen) erforderlich ist und zahlreiche Auskleidungen verwendet werden, von denen jede für einen bestimmten Teil des Prozesses oder sogar als Einwegartikel verwendet wird.