Vollautomatische Pflanzenfabrik 21.06.2013, 09:05 Uhr

Produktion großer Mengen Impfstoff aus Tabakpflanzen

Die Herstellung großer Mengen Impfstoff mithilfe von Tabakpflanzen ist amerikanischen Fraunhofer-Forschern gelungen. Das neue Verfahren soll vor allem die Produktion von Impfstoffen aus Hühnereiern ersetzen, das bei weltweiten Notfällen nicht schnell und leistungsfähig genug ist.

Professor Vidadi Yusibov (l.) und Professor Andre Sharon begutachten die Tabakpflanzen in der vollautomatisierten Pflanzenfabrik im amerikanischen Newark.

Professor Vidadi Yusibov (l.) und Professor Andre Sharon begutachten die Tabakpflanzen in der vollautomatisierten Pflanzenfabrik im amerikanischen Newark.

Foto: Fraunhofer

300 Kilogramm Biomasse kann die Anlage des Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology (CMB) im amerikanischen Newark jeden Monat produzieren. Daraus lassen sich 2,5 Millionen Impfstoffeinheiten herstellen. Herz der Anlage sind Tabakpflanzen, die sich aber nicht in Rauch auflösen sollen, sondern die Impfstoffe produzieren – in fast beliebiger Menge und vor allem in kürzester Zeit. Engpässe bei der Impfstoffversorgung wie 2009 beim Ausbruch der weltweiten Schweinegrippe soll es durch die Impfstoffproduktion mit Tabakpflanzen nicht mehr geben.

Den beiden Fraunhofer-Forschern Professor Vidadi Yusibov und Professor Andre Sharon ist nun auch im großen Maßstab gelungen, was bislang nur im Labormaßstab funktionierte. Die Impfstoff-Anlage in Newark funktioniert vollautomatisch und nutzt die besondere Eigenschaft Tabakpflanzen, dass sie Virenvektoren hervorragend vervielfältigen können.

Mit Molecular Farming zum Impfstoff

Die Forscher lassen die Tabakpflanzen in Hydrokulturen aus Mineralwolle wachsen. In speziell hergerichteten Wachstumsmodulen werden sie mit Licht, Wasser und Nährstoffen versorgt. Angefangen beim Einsetzen der Samen über Vakuumfiltration bis hin zur Ernte und Extraktion werden die Pflanzen von speziell entwickelten Robotern von der jeweiligen Station zur nächsten gebracht. Dieses Verfahren zur Proteinbildung wird Molecular Farming genannt.

Nach vier Wochen Wachstum werden die Virenvektoren mit Hilfe einer Vakuuminfiltration in die Pflanzen eingeschleust. Ein Roboter greift einen Einsatz, dreht ihn und taucht die Tabakpflanzen kopfüber in Wasser. „In diesem Wasser ist der biologische Überträger, der die genetischen Informationen enthält. Diese sagen den Pflanzen, welches Protein sie produzieren sollen“, erklärt Professor Sharon. „Dann wird ein Vakuum erzeugt – sprich, wir ziehen die Luft ab – aus dem Wasser und aus den Pflanzen. Sobald man es abstellt, saugen die Pflanzen das Wasser samt dem Vektor ein. Das dauert nur wenige Sekunden.“ Dabei nutzen die Forscher die Besonderheit des Tabaks, dass er eine ähnliche Proteinsynthese wie Menschen aufweist und daher auch komplexe Proteine produzieren kann.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Geschäftsbereichsleitung (w/m/d) Planung - Außenstelle Hagen Die Autobahn GmbH des Bundes
HIC Consulting GmbH-Firmenlogo
Senior Projektleiter / Ingenieur Fernwärme (m/w/d) HIC Consulting GmbH
Hamburg, Linau Zum Job 
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständige/-r (m/w/d) Explosionsschutz TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH
Frankfurt am Main-Höchst Zum Job 
VDZ Service GmbH-Firmenlogo
Auditor (m/w/d) für die Validierung von Umweltmerkmalen und für die Produktzertifizierung VDZ Service GmbH
Düsseldorf Zum Job 
BIM Berliner Immobilienmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Versorgungstechnik / Gebäudetechnik / Bauingenieur als Fachplaner im Bereich HLS (m/w/d) BIM Berliner Immobilienmanagement GmbH
GOLDBECK West GmbH-Firmenlogo
Architekt / Bauingenieur als Projektleiter Planung (m/w/d) GOLDBECK West GmbH
Bochum, Düsseldorf (Monheim am Rhein) Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur im Änderungswesen (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Energie- und Gebäudetechnik / Maschinenbau (m/w/d) Master - Traineeprogramm Maschinenwesen, Staatsbauverwaltung des Freistaats Bayern Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
Bayernweit Zum Job 
RATISBONA-Firmenlogo
Tiefbauplaner / Bauingenieur für Tiefbau & Außenanlagen (m/w/d) RATISBONA
Regensburg Zum Job 
DYWIDAG-Systems International GmbH-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker für technische Produktlösungen (alle Geschlechtsidentitäten) DYWIDAG-Systems International GmbH
Porta Westfalica Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung-Firmenlogo
Projektmanager* Technische Infrastruktur DFS Deutsche Flugsicherung
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständige/-r (m/w/d) Elektrotechnik TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH
Clees Wohnimmobilien GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) Clees Wohnimmobilien GmbH & Co. KG
Düsseldorf Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Head of Sales and Project Management (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
ERGO Group AG-Firmenlogo
Technischer Objektmanager (m/w/d) ERGO Group AG
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Support-Techniker/-Ingenieur (m/w/d) LED-Lithographieanlagen Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur / Maschinenbauingenieur (m/w/d) im Bereich Digitale LED-Anlagen Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
Stadt Hemer-Firmenlogo
Architekt/in bzw. Ingenieur/in (w/m/d) für unseren Hochbau in Vollzeit oder Teilzeit Stadt Hemer
Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Verkehr und Mobilitätswende-Firmenlogo
Projektingenieur:in Brückenbau Hamburg Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Verkehr und Mobilitätswende
Hamburg Zum Job 
SWR Südwestrundfunk Anstalt des öffentlichen Rechts-Firmenlogo
Fachgruppenleiter / Fachgruppenleiterin (w/m/d) Klimatechnik im Gebäudemanagement Baden-Baden SWR Südwestrundfunk Anstalt des öffentlichen Rechts
Baden-Baden Zum Job 

Eine Woche nach Zugabe der Virenvektoren wachsen Proteine

Zurück im Wachstumsregal produzieren die Tabakpflanzen schon nach einer Woche Proteine. Dann werden sie geerntet und vollautomatisch in Stücke geteilt und homogenisiert. Aus diesem Gemisch werden die Proteine extrahiert, die eine klare Flüssigkeit bilden. Auf diese Weise können in der Pilotanlage bereits bis zu 300 Kilogramm Biomasse im Monat hergestellt werden, um etwa 2,5 Millionen Impfstoffeinheiten zu produzieren. Mit einer Vielzahl solcher Anlagen ließen sich künftig Engpässe in der Versorgung mit Impfstoffen vermeiden.

Die gab es 2009 nach Ausbruch der Schweinegrippe. Damals zeigte sich, dass im Notfall eine Produktion aus Hühnereiern zu lange dauert und zudem nicht ausreichend Impfstoff liefert. Daraufhin beauftragte die amerikanische Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA)  der US-Regierung die amerikanischen Fraunhofer-Forscher, nach einem neuen Verfahren zu suchen.

Keine Engpässe mehr bei weltweiten Erkrankungen

„Die größte Herausforderung für uns als Ingenieure war es sicherlich, die biologischen Prozesse zu verstehen – und auch die Biologen mussten lernen, was aus Sicht der Ingenieure machbar ist“, berichtet Prof. Sharon. „Doch gemeinsam gelang es uns, die automatisierte Pflanzenproduktionsanlage aufzubauen. Wir haben jetzt Pflanzen, die zu jeder Zeit, an jedem Ort, immer wieder in der gleichen vorhersagbaren Qualität wachsen und Proteine herstellen.“

Da das neue Verfahren die Godd Manufacturing-Process-Richtlinien zur Qualitätssicherung in der Arzneimittelproduktion erfüllt, kann es nun auch in größerem Maßstab angewandt werden. Damit es Engpässe bei Impfstoffen künftig nicht mehr gibt.

Ein Beitrag von:

  • Petra Funk

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.