Schonere productie vaccins door slimme virustruc

Vaccins beschermen ons tegen gevaarlijke virussen, zoals het Westnijlvirus en het tropische chikungunyavirus. Een veelgebruikte methode om zulke vaccins te maken is met zogeheten virusachtige deeltjes, of VLP’s. Deze deeltjes lijken op echte virussen, maar bevatten geen erfelijk materiaal. Daardoor kunnen ze zich dus niet vermenigvuldigen. Ze zijn veilig en wekken toch een goede afweerreactie op. Daarom worden VLP’s steeds vaker gebruikt in moderne vaccins voor zowel mensen als dieren. Een bekend voorbeeld is het vaccin tegen het humaan papillomavirus (HPV), een virus dat baarmoederhalskanker kan veroorzaken. Een enkele dosis van het vaccin biedt langdurige bescherming.

Vervuiling is een groot probleem

Voor de productie van VLP’s gebruiken wetenschappers vaak insectencellen in combinatie met een baculovirus. Dit virus komt van nature voor bij insecten, maar wordt in het lab gebruikt om de cellen aan te zetten tot het maken van specifieke eiwitten voor vaccins. Daarbij ontstaat er wel een probleem: samen met de gewenste VLP’s maken de cellen ook grote hoeveelheden baculovirusdeeltjes aan. Die lijken in vorm en grootte zo sterk op de VLP’s dat ze nauwelijks uit het eindproduct te verwijderen zijn.

Deze vervuiling vormt dan ook al jaren een flinke uitdaging voor onderzoekers. Het maakt de productie van vaccins ingewikkeld, duur en minder reproduceerbaar. Het zuiveren van de VLP’s kost veel tijd en geld. Ook kan het de kwaliteit van het vaccin beïnvloeden.

Oplossing dankzij een slimme aan/uit-knop

Onderzoekers hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld om dit probleem op te lossen, de zogenaamde BacFree^ts technologie. Deze aangepaste versie van het baculovirus heeft een ingebouwde aan/uit-schakelaar, die werkt op temperatuur. Het idee is even eenvoudig als slim: bij een temperatuur van 27 graden Celsius werkt het baculovirus normaal. Maar bij een iets hogere temperatuur van 33 graden stopt het baculovirus met het maken van zijn eigen virusdeeltjes, terwijl de productie van VLP’s wel gewoon doorgaat.

Door de temperatuur in de bioreactor dus slim te sturen, kan bijna volledig voorkomen worden dat er baculovirusdeeltjes in het eindproduct terechtkomen. De vervuiling neemt volgens de onderzoekers af met wel 99,97%. “We hadden nooit verwacht dat de vermindering van baculovirusvervuiling zo sterk zou zijn,” zegt voormalig promovenda en eerste auteur Dr. Linda van Oosten.

Eenvoudig inzetbaar

Een groot voordeel van BacFree^ts is dat het past binnen bestaande productietechnieken. De aangepaste virussen kunnen gewoon gebruikt worden met de insectencellen en methoden die al in veel laboratoria en biotechnologische bedrijven beschikbaar zijn. Er is dus geen dure of ingewikkelde overstap nodig.

De techniek is al getest voor VLP’s van vier verschillende virussen:

• Westnijlvirus: wordt overgedragen door muggen
• Chikungunyavirus: komt voor in tropische gebieden
• Coxsackievirus A6: kan huiduitslag en koorts veroorzaken
• Mond-en-klauwzeer-virus: een belangrijk virus bij vee

Bij twee van de vier virussen (chikungunyavirus en coxsackievirus A6) was er wel een kleine daling in de opbrengst bij hogere temperatuur. Toch is de balans positief: het sterke effect op het terugdringen van vervuiling maakt BacFree^ts tot een veelbelovende stap vooruit.

Productie opschalen

In het laboratorium werkt het systeem inmiddels goed. De technologie heeft dan ook een Technology Readiness Level van 4 (TRL4), wat betekent dat het getest is in gecontroleerde omstandigheden. De volgende stap is opschaling naar industriële productie. Daarbij is het belangrijk dat de temperatuur in de bioreactor heel precies geregeld kan worden. Zelfs een graad verschil kan al leiden tot vervuiling of een lagere opbrengst.

Ook het zuiveren van het eindproduct blijft aandacht vragen. Hoewel BacFree^ts het aantal ongewenste baculovirusdeeltjes sterk vermindert, blijven zuiveringsstappen nodig om klinische vaccins van hoge kwaliteit te maken.

Goedkopere en snellere productie vaccins

Met BacFree^ts zetten onderzoekers een belangrijke stap richting efficiëntere en schonere vaccinproductie. De methode helpt niet alleen om betere VLP-vaccins te maken, maar kan ook de deur openen naar goedkopere en snellere productieprocessen. Dat is van groot belang voor de volksgezondheid, zeker bij uitbraken van nieuwe virussen, waar reactiesnelheid en constante vaccinkwaliteit cruciaal zijn.

Aanvraag patent

Wageningen University & Research heeft op het idee van BacFree^ts patent aangevraagd. Geïnteresseerde bedrijven kunnen vervolgens in onderhandeling gaan om de technologie toe te mogen passen. Eventuele opbrengsten zullen worden gebruikt om toekomstig onderzoek aan WUR te ondersteunen.

Van Oosten kijkt tevreden terug: “De resultaten zijn positief en maken een schonere productie van vaccins mogelijk. Bovendien was de samenwerking tussen virologie, proceskunde en bedrijven zeer waardevol.

De resultaten van het onderzoek zijn verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Trends in Biotechnology.