Fraunhofer-Preis »Technika pro člověka a jeho životní prostředí« 2021 za efektivnější, rychlejší a ekologičtější výrobní proces vakcín

Pro efektivnější, rychlejší a ekologičtější výrobní proces vakcín obdrželi v roce 2021 Fraunhoferovu cenu „Technologie pro člověka a jeho životní prostředí“ Frank-Holm Rögner z Fraunhofer FEP, Martin Thoma z Fraunhofer IPA, a PD Dr. Sebastian Ulbert a Dr. Jasmin Fertey z Fraunhofer IZI (zleva doprava). / Frank-Holm Rögner z Fraunhofer FEP, Martin Thoma z Fraunhofer IPA a PD Dr. Sebastian Ulbert a Dr. Jasmin Fertey z Fraunhofer IZI (zleva doprava) jsou oceněni cenou Fraunhofer za efektivnější, rychlejší a ekologičtější výrobní proces vakcín.

Vakcíny jsou v současné době velkým nadějným prvkem. Nakonec by měly pomoci připravit společnost na COVID-19 a otevřít cestu zpět k normálnímu životu. Ačkoliv je nyní jasný hlavní zaměření na koronavirus – vakcíny proti jiným patogenům jsou také zásadní. Výzkumný tým ze tří institutů Fraunhofer nyní vyvinul efektivnější, rychlejší a ekologičtější výrobu vakcín ve srovnání s běžnou výrobou – a za to obdržel cenu Fraunhofer „Technika pro člověka a jeho životní prostředí“. Předávání cen se konalo v rámci výroční konference společnosti Fraunhofer dne 5. května 2021.

Metody výroby vakcín jsou známy již desetiletí. Nový postup výroby inaktivovaných „mrtvých vakcín“ umožňuje v budoucnu nejen rychlejší, ale také ekologičtější, efektivnější a levnější výrobu vakcín než doposud. Zástupci svých týmů, Dr. Sebastian Ulbert a Dr. Jasmin Fertey z Fraunhoferova institutu pro buněčnou terapii a imunologii IZI v Lipsku, Frank-Holm Rögner z Fraunhoferova institutu pro organickou elektroniku, elektronové paprsky a plazmatické technologie FEP v Drážďanech, a Martin Thoma z Fraunhoferova institutu pro výrobní technologie a automatizaci IPA ve Stuttgartu byli oceněni cenou Fraunhofer „Technika pro člověka a jeho životní prostředí“ 2021. Porota zdůraznila zejména „jednoduchou a efektivní metodu, která zachovává klíčové struktury pro účinnost vakcíny a úplně se vyhýbá chemickým přísadám.“

Zrychlené elektronové paprsky místo chemie: viry zabíjené během milisekund

Až dosud výroba mrtvých vakcín spočívala na chemikáliích: patogeny byly konzervovány toxickými chemikáliemi, především formaldehydem – dokud jejich genetická informace nebyla úplně zničena a nemohly se dále množit. Tento proces se nazývá inaktivace. To je však v několika ohledech problematické: jednak chemikálie ničí také části povrchových struktur, které imunitní systém potřebuje k tvorbě protilátek. Navíc při průmyslové výrobě vakcín vznikají ve velkém množství toxické chemikálie, což představuje výzvu pro bezpečnost práce a znečištění životního prostředí. A záleží na viru, může trvat týdny, někdy i měsíce, než jsou viry skutečně „zabity“.

Nový přístup týmu Fraunhofer se vyhýbá všem těmto nevýhodám. „Namísto inaktivace virů toxickými chemikáliemi je ozařujeme elektronovým paprskem,“ vysvětluje Ulbert. „Vnější vrstvy virů zůstávají téměř úplně nedotčené, nemáme žádné chemikálie, které by bylo třeba likvidovat, a celý proces trvá jen několik sekund.“ Výzvou bylo: elektronové paprsky mohou proniknout pouze několik set mikrometrů do kapaliny, přičemž ztrácejí energii. Aby bylo možné spolehlivě zabít viry plovoucí v kapalině pomocí elektronů, nesmí být vrstva kapaliny silnější než asi 100 mikrometrů – a musí být rovnoměrně transportována. „K tomu byla zapotřebí sofistikovaná zařízení, proto jsme zapojili Fraunhofer IPA,“ říká Rögner.

Cesta k průmyslové aplikaci

Martin Thoma z Fraunhofer IPA vyvinul hned dva přístupy k řešení této výzvy. „Modul sáčku je vhodný pro důležité předběžné pokusy, zatímco rolovací modul je výhodnější pro větší množství,“ popisuje diplomovaný fyzik. Na tomto zařízení zkoumala Fertey mimo jiné chřipkové, Zika a herpes viry, stejně jako řadu bakterií a parazitů, které byly pomocí modulů sáčku a rolování s cíleně urychlenými elektronovými paprsky ošetřovány. „Všechny skupiny patogenů jsme úspěšně a bezpečně inaktivovali,“ raduje se biologka.

Prototyp byl dokončen v roce 2018, uveden do provozu v Fraunhofer IZI a dále rozvíjen. Již v následujícím roce získal tým výzkumníků licenčního partnera a smluvně zajistil licenční příjmy téměř milion eur. Přibližně za pět až sedm let by mohly být výrobcové moduly velikosti chladničky integrovány do farmaceutické výroby a vyrábět vakcíny – rychle, ekologicky a efektivně.