Arzneimittel

Auf dem Weg zur Impfbanane

statt Spritze ein Glas Tomatensaft oder ein Löffel Bananenbrei als Impfdosis.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten daran, Impfstoffe in Pflanzen zu produzieren. Nach jahrelanger Forschung stellen sich nun die ersten Erfolge ein. Als Alternative zur Spritze haben Versuchspersonen in verschiedenen präklinischen Studien Kartoffeln getestet. Verabreicht wurden die charakteristischen Oberflächeneiweiße der verschiedenen Erreger – so genannte Antigene.
„Getestet haben wir Antigene von Hepatitis B, vom Durchfallerreger Escherichia coli und vom Norwalk-Virus, das ebenfalls Durchfall erzeugt“, erklärt Dr. Heribert Warzecha vom Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie der Universität Würzburg. Die Forscher haben Kartoffeln genetisch so verändert, dass sie die charakteristischen Eiweiße der Krankheitserreger produzieren, – um die Knollen dann ihren Probanten zu servieren.
Das Knabbern der rohen Kartoffeln hat sich gelohnt. Warzechas Partner von der Arizona State University konnten im Blut der Test-Esser die typischen Abwehrstoffe des Immunsystems gegen die Impfstoffe nachweisen und damit zeigen, dass das Prinzip funktioniert. Der Nachteil: Die Reaktionen sind schwächer als bei einer Injektion. „Das ist wahrscheinlich ein Dosisproblem“, erklärt Warzecha.
Die Pflanzen dazu zu bringen, Impfstoff in konzentrierter Form zu produzieren, bereitet den Pflanzengenetikern die größten Probleme. Zwar gelingt es mittlerweile, immer wieder neue Antigene von Kartoffel und Co. produzieren zu lassen – kürzlich haben australische Wissenschaftler einen pflanzlichen Masern-Impfstoff an Menschen getestet und auch entsprechende Cholera-Impfstoffe sind in der Entwicklung –, aber die Menge reicht nicht aus, um einen dauerhaften Impfschutz hervorzurufen.
Immunologen schätzen, dass für eine Schluckimpfung gegenüber der Spritze etwa die tausendfache Menge an Wirkstoff benötigt wird, um den meschlichen Körper dauerhaft vor Angriffen von Krankheitserregern zu schützen. Diese großen Mengen können die genmanipulierten Gewächse bislang nicht liefern.
Die Wissenschaftler haben zwei Möglichkeiten, neue Gene in eine Pflanze zu schleusen. Der klassische Weg ist, sie mit Bodenbakterien zu infizieren. Die winzigen Organismen dringen in die Pflanze ein und zwingen den Zellen einen kleinen Ring aus Genen auf, ein so genanntes Plasmid. Diese Genfähren präparieren die Wissenschaftler im Labor mit Gensequenzen, die für die Produktion der Impfstoffe benötigt werden. Der veränderte Ring wird – wie das andere Genmaterial auch – von der Kartoffel-, Tomaten- oder Bananenzelle abgelesen, dann werden die Informationen in Proteine umgesetzt.
Alternativ beschießen die Wissenschaftler die Pflanzenzellen mit winzigen Goldpartikeln, die sie mit den entsprechenden Antikörper-Sequenzen beladen haben. Die Zelle baut diese Bruchstücke dann in die eigenen Gene ein und produziert den fremden Stoff.
Um die Pflanze dazu zu bringen, Impfstoff en masse zu produzieren, entwickeln Würzburger Forscher derzeit neue Strategien der Genübertragung. Sie schmuggeln das fremde Genmaterial in Chloroplasten ein. In jeder Pflanzenzelle stecken etwa 100 der kleinen grünen Kraftwerke. Nun hoffen die Wissenschaftler auf entsprechend üppige Ausbeute. „Die Produktion ließe sich so um mindestens das Hundertfache steigern“, hofft Warzecha.
Der Genetiker arbeitet mit Tabakpflanzen, einer der wenigen Pflanzen, in deren Chloroplasten bisher fremde Gene geschleust wurden. Bewährt sich diese Art der Massenproduktion, wird damit gleichzeitig ein anderer wichtiger Aspekt bedient: Sicherheit. Impfgemüse werden als Medikamente betrachtet. Werden sie auf großen Plantagen angebaut, dürfen sie sich nicht ausbreiten und in die Nahrungskette gelangen. Tragen sie das fremde Gen in den Chloroplasten, wird es nur von der weiblichen Pflanze vererbt. Die männlichen Pollen sind chloroplastenfrei.
Und noch einen Vorteil hat das Verfahren: Trotz aller Sicherheitsmaßnahmen ist die Produktion auf dem Feld billiger als im Reaktor eines Pharmaunternehmens. Der Impfstoff wäre weltweit frisch vor Ort und müsste nicht aufwändig in Kühlwagen transportiert werden.
Noch sind Kartoffeln und Tabakpflanzen die Produktionsstätte der Wahl – und geschmacklich wenig überzeugend. Doch Heribert Warzecha ist sicher, dass die Impfbanane in greifbarer Nähe ist. „Kartoffel und Tabak sind nun mal einfach zu handhaben und daher zur Etablierung der Technik ideal.“ Wenn das System erst funktioniere, könne man auf die Banane umsteigen.
In etwa fünf bis zehn Jahre werden die ersten Tiere über das Futter geimpft werden können, schätzt Warzecha. Menschen werden sich wohl noch länger stechen lassen müssen, denn „die Impfpflanzen stehen vor ebenso hohen Zulassungshürden wie Medikamente.“ JO SCHILLING

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