Virusproduktion

Für Impfstoffproduktion, Gentherapie und Onkolytische Krebsbehandlung

Die Produktion von Viren oder virusähnlichen Partikeln (VLPs) ist im großen Maßstab für die Impfstoffproduktion, Gentherapie und onkolytische Krebsbehandlungen notwendig. Die Herstellung von Viren ist ein komplexer mehrstufiger Prozess, der Folgendes umfasst: (1) die Replikation des viralen Genoms, (2) die Produktion der viralen Proteine (des Kapsids) und manchmal der Hüllen-Lipide und (3) der Zusammenbau der Einheiten zum funktionsfähigen viralen Partikel.

Bei der Produktion von Viren wird durch Manipulationen des genetischen Codes erreicht, dass das Virus modifizierte Viruspartikel produziert, die sich wie vorgesehen verhalten, beispielsweise um Menschen zu immunisieren, die das modifizierte Virus oder VLP erhalten (Impfungen), oder um den modifizierten viralen Vektor zu Zielzellen bereitzustellen, die dann ihr Verhalten verändern (Gentherapie).

In der Krebsbehandlung werden onkolytische (krebsabtötende) Wirkstoffe durch nicht replizierende, modifizierte Viren bereitgestellt, darunter: Adenoviren 1, Herpes simplexvirus 2, Morbillivirus (Masern) 3 und Pockenviren 4. Erfahren Sie mehr über Methoden zur Untersuchung von Krebs.

Impfstoffentwicklung: Viren zur COVID-19-Behandlung

Nach vielen Jahren mit wenig Interesse, Aufmerksamkeit und Forschungsgeldern ist die Entwicklung von Impfstoffen in den letzten Jahrzehnten fast zum Stillstand gekommen. Mit dem Auftauchen von SARS-CoV-2, dem Virus, das für die 2019 beginnende COVID-19-Pandemie verantwortlich ist, haben wir einen beispiellosen Anstieg der technologischen Entwicklung und Zusammenarbeit erlebt.

Impfstoffe und Behandlungen gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 basieren hauptsächlich auf drei Technologien:

  1. Virale Vektortechnologie (mRNA), die genetisches Material in Wirtszellen bereitstellt, um Antigene zu produzieren, die dann eine Immunantwort auslösen5
  2. Modifizierte/ineffiziente Viren oder virusähnliche Partikel (virus like particles, VLPs), die eine Immunantwort auslösen, indem sie Antigene direkt präsentieren, ohne auf die Infektion von Wirtszellen und die Produktion von viralen Proteinen angewiesen zu sein6
  3. Verwendung der CRISPR-Cas-Technologie sowohl zur Diagnose als auch als mögliche Heilmittel 7

 

Erfahren Sie mehr über die Entwicklung von spezifischen Impfstoffen und Behandlungen im Kampf gegen COVID-19:

Kultursysteme für die Herstellung und Skalierung von Viren

Wenn sie in vivo zur Aktivierung der Immunantwort und zur Behandlung von Patienten eingesetzt werden, zeigen die Viren oft eine begrenzte Affinität zu ihren Zielzellen. Dies bedeutet, dass zur Erzielung eines therapeutischen Effekts hohe Titerzahlen von bis zu 1012 aktiven Viruspartikeln pro Dosis erforderlich sind8. Daher müssen die vorgelagerten Produktionsschritte und die nachgelagerten Klärungs-, Aufreinigungs- und Formulierungsschritte sorgfältig optimiert und effizient gestaltet werden. Da die Produktion auf Virus/Wirt-Interaktionen basiert, die sich je nach Formulierung/Behandlungstyp unterscheiden, sind die Optimierung der Kulturbedingungen und Gefäße sowie das Timing der einzelnen Schritte im Prozessmodus der Schlüssel zum Erfolg.

Die Herstellungssysteme für die Virus- oder VLP-Generierung sind Zelllinien von Wirtsspezies wie Insekten (S2 und Sf9-Zellen), Säugetieren (Vero- und CHO-Zelllinien) und Menschen (HEK293, HER96 und MRC-5-Zelllinien9). Die in der kommerziellen Herstellung verwendeten viralen Systeme variieren je nach Verwendungszweck, umfassen aber hauptsächlich Retrovirus, Lentivirus, Adenovirus, Adeno assoziiertes Virus (AAV), Herpes Simplex Virus und Sendai Virus.

Eine weitere Möglichkeit der Produktion von Viren ist die Verwendung von Tieren als lebende Wirte. Das Virus wird aus den Eiern oder dem Blut der Tiere gewonnen. Das Virusantigen wird dann gereinigt und ist bereit für die nächste Stufe des Herstellungsprozesses.

Es gibt viele Arten von Kulturgefäßen und jedes hat seine Vor- und Nachteile. Kulturen im kleinen Maßstab sind leichter zu kontrollieren, produzieren aber Viruspartikel in einem Maßstab, der für eine profitable Herstellung nicht machbar ist. Zu den Bioreaktoren im großen Maßstab gehören typischerweise statische Systeme, Einwegsysteme, kontinuierliche Rührkessel-Bioreaktoren oder Festbett-Bioreaktoren10, 11.

Weitere Faktoren, die zum Verständnis und zur Anwendung der Produktion von Viren beitragen, sind die Zellkonzentration bei der Infektion, der Prozessmodus, die Multiplizität der Infektion, die Prozesskontrolle und die Sicherheit.

Erfahren Sie, wie AdaptVac und ExpreS2ion Technologies im Schnellverfahren einen SARS-nCoV-19-Impfstoff entwickelt haben, der auf ihrer VLP-Technologie basiert und in S2-Insektenzellen produziert wird.

Lösungen für die Virusproduktion

Die automatischen Zellzähler NucleoCounter® sind in der Zelltherapieindustrie weit verbreitet. Um mehr Kunden zu helfen, optimale Ergebnisse zu erzielen, bringen wir die Vorteile unseres automatisierten Zellzählers nun auch in die Produktion von Viren ein. Kürzlich haben unsere Instrumente bei der Entwicklung mehrerer Impfstoffe gegen COVID-19 geholfen: ChAdOx1 nCoV-19 (umbenannt in AZD1222) vom Jenner Institute und SARS-CoV-2 vom PREVENT-nCoV-Konsortium; und eine Behandlung für das Schwere Akute Respiratorische Syndrom (SARS Cov2) vom Méary Center APHP.

NucleoCounter ® NC-202 ™ zuverlässige robuste Daten zur Zellzählung und Lebensfähigkeit. Unsere Instrumente erfordern keine Kalibrierung oder Bedienungsanleitung während des Betriebs. Die Via2-Cassette ™-Technologie eliminiert menschliche Fehler, die beim Zählen von Zellen auftreten können.

Da das NC-202™ über ein 21 CFR Part 11/GMP-konformes Skript verfügt, ist es auf Ihre gesamte Produktionspipeline übertragbar, von der Forschung über die Entwicklung, Prozessskalierung, Herstellung und Qualitätskontrolle (QC). Mit dem  DebrisIndex™ als neuem Zellzählparameter bietet das NucleoCounter® Instrument, zusammen mit seiner Genauigkeit und Präzision, eine beispiellose Zuverlässigkeit und Robustheit beim Programmtransfer ohne Geräteausfallzeiten.

Der NucleoCounter® verfügt über ein zweiminütiges Programm zur Zellzählung und -analyse für primäre Zellen, einschließlich Hühnerembryo-Fibroblasten (CEFs) und Zellen, die auf Mikrocarriern oder als Aggregate gezüchtet werden. Die einfache Bedienung ermöglicht es dem Bediener, unabhängig vom Erfahrungsstand des Labors, für die Prozessüberwachung verantwortlich zu sein. Darüber hinaus mindert der NucleoCounter® mit einer geringen Zählvarianz das Risiko von Produktionsabweichungen.

Verweise

  1. EE Cohen and CM Rudin: ONYX-015. Onyx Pharmaceuticals. Curr Opin Investig Drugs. 2001; 2(12):1770-5.
  2. H Kasuya, Y Kodera, A Nakao et al.: Phase I Dose-escalation Clinical Trial of HF10 Oncolytic Herpes Virus in 17 Japanese Patients with Advanced Cancer. Hepatogastroenterology. 2014; 61(131):599-605.
  3. MF Leber, S Neault, E Jirovec et al.: Engineering and combining oncolytic measles virus for cancer therapy. Cytokine & Growth Factor Reviews. 2020; Volume 56, 39-48
  4. KA Parato, CJ Breitbach, F Le Boeuf et al.: The oncolytic poxvirus JX-594 selectively replicates in and destroys cancer cells driven by genetic pathways commonly activated in cancers. Mol Ther. 2012; 20(4):749-58.
  5. JS Putter: Immunotherapy for COVID-19: Evolving treatment of viral infection and associated adverse immunological reactions. Published online. 2021.
  6. C Fougeroux, L Goksøyr, M Idorn et al.: Capsid-like particles decorated with the SARS-CoV-2 receptor-binding domain elicit strong virus neutralization activity. Nat Commun. 2021; 12(1):324.
  7. L Fernandez-Garcia, O Pacios, M González-Bardanca et al.: Viral Related Tools against SARS-CoV-2. Viruses. 2020; 12(10):1172.
  8. TA Grein, T Weidner and P Czermak: Concepts for the Production of Viruses and Viral Vectors in Cell Cultures. Open access peer-reviewed chapter. 2017.
  9. AF Rodrigues, HR Soares, MR Guerreiro et al.: Viral vaccines and their manufacturing cell substrates: New trends and designs in modern vaccinology. Biotechnol J. 2015; 10(9): 1329–1344
  10. DM Berrie, RC Waters, C Montoya et al.: Development of a high-yield live-virus vaccine production platform using a novel fixed-bed bioreactor. Vaccine. 2020; 38(20), 3639-3645.
  11. LE Gallo-Ramírez, A Nikolay, Y Genzel et al.: Bioreactor concepts for cell culture-based viral vaccine production. Expert Rev Vaccines, 2015; 14(9):1181-95.

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