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6. Produktion von Impfstoffen
Es gibt verschiedene Wege, um Impfstoffe (Vakzine) zu produzieren.
a) Klassische Produktionsmethoden
Gegen Diphterie und Starrkrampf (Tetanus) werden so genannte Totimpfstoffe angewendet. Dazu werden zunächst die krankheitserregenden Bakterien vermehrt. Danach werden diese in ihre Bestandteile zerlegt. Nur das Gift (Toxin) der Bakterien wird für den Impfstoff verwendet. Es wird gereinigt und so verändert, dass es inaktiv ist.
Auch gegen Keuchhusten (Pertussis) werden Totimpfstoffe verwendet. Der Erreger ist ebenfalls ein Bakterium, das zunächst vermehrt wird. In diesem Falle werden aber für den Impfstoff nicht die Toxine verwendet, sondern Bestandteile der Bakterienzellwand.
Bei Masern, Mumps, Röteln und Windpocken – alles Krankheiten, die durch Viren ausgelöst werden – werden Lebendimpfstoffe eingesetzt. Es handelt sich dabei um abgeschwächte Viren, also solche mit verminderter Virulenz («Boshaftigkeit» von Erregern).
Die Vermehrung von Viren ist meist schwieriger und langwieriger als diejenige von Bakterien. Das zeigt das Beispiel der Grippeviren: Der Impfstoff gegen Grippeviren wird jedes Jahr neu in Hühnereiern produziert. Die Eier werden mit dem Virus infiziert und danach in entsprechenden Produktionsanlagen ausgebrütet (bei 37-38 Grad Celsius). In dieser Zeit vermehrt sich das Virus. Anschliessend werden die Eier geöffnet, die Viren entnommen, in Bruchstücke zerlegt und gereinigt. Diese Art der Produktion ist aufwendig und dauert mehrere Monate.
Noch komplexer war die klassische Produktion des Hepatitis-B-Impfstoffes, denn die Hepatitis-B-Viren vermehren sich nicht in Hühnereiern. Früher mussten die Viren daher aus dem Blut erkrankter Patienten gewonnen werden. Die Produktion dauerte fast ein Jahr. Das bedeutete, dass der Impfstoff lange Zeit nur in begrenzter Menge zur Verfügung stand. Heute ist die Produktion mithilfe der Gentechnik gut möglich (siehe Grafik Gen Dialog).
b) Biotechnologische Produktion von Impfstoffen
Heute wird der Hepatitis B-Impfstoff biotechnologisch hergestellt. Dazu wird aus dem Erbgut des Hepatitis B-Virus ein DNA-Stück herausgeschnitten, das die Bauanleitung für ein Virusprotein enthält. Das DNA-Stück wird in ein Minichromosom (Plasmid) integriert. Hefezellen übernehmen in einem nächsten Schritt die Herstellung des Virusproteins. Das Protein wird danach gereinigt und als Impfstoff verwendet.
Diese Art der Herstellung hat verschiedene Vorteile, zum Beispiel ist sie preiswert. Es besteht zudem keine Gefahr, dass die Impfstoffe von lebenden Viren verunreinigt werden.
Auch die Grippeimpfstoffe können seit 2007 in Zellkulturen biotechnologisch hergestellt werden. Solche Systeme werden bereits zur Herstellung von Vakzinen gegen Windpocken, Hepatitis A und Poliomyelitis verwendet. Auch der HPV-Impfstoff, der gegen das sexuell übertragbare Humane Papilloma Virus schützt und seit 2007 erhältlich ist, wird in Hefekulturen hergestellt.
Zukunftsperspektiven
Dank der Biotechnologie kann die Wissenschaft heute viel schneller und gezielter auf neue Erreger reagieren und neue Impfstoffe entwickeln. Die Chancen, die Palette der Impfungen zu erweitern, stehen gut: Impfstoffe gegen Dengue-Fieber oder gegen die Gürtelrose (Herpes zoster) könnten in den nächsten Jahren lanciert werden. Seit 2015 gibt es eine Impfung gegen Ebola. Impfungen gegen Malaria und auch gegen das HI-Virus (Aids) liegen jedoch noch in etwas weiterer Ferne.
Basierend auf dem Prinzip der aktiven Immunisierung wird zurzeit auch intensiv an Impfstrategien gegen körpereigene, entartete Zellen geforscht. Solche entarteten Zellen können Schuppenflechten (Psoriasis), bestimmte Krebsarten oder andere Erkrankungen hervorrufen.