Ein neuer Coronavirus-Impfstoff aus einer Motte? Wissenschaftler arbeiten hart daran, Impfstoffe für alle erschwinglich zu machen

Die Menschen hoffen sehnsüchtig, dass die Einführung eines neuen Coronavirus-Impfstoffs das Blatt wenden wird. Doch wir stehen vor einem realistischen Problem: Selbst wenn es einen Impfstoff gibt, kann ihn sich jeder leisten? Welche Faktoren sollten bei der Preisgestaltung von Impfstoffen berücksichtigt werden?

Wie erwartet ist der Kampf zwischen den Menschen und dem neuen Coronavirus in eine Pattsituation geraten, doch glücklicherweise gibt es eine gute Nachricht nach der anderen für die Menschheit: Kürzlich wurden zwei weitere inaktivierte Impfstoffe gegen das neue Coronavirus, die von chinesischen Unternehmen hergestellt werden, für klinische Tests zugelassen, und dies weniger als einen Monat vor den klinischen Tests des ersten Impfstoffs mit 108 Freiwilligen.

Man muss sagen, dass die rasante Entwicklung der Hochtechnologie tatsächlich die Zukunft der Menschheit rettet. Doch anstatt uns Sorgen darüber zu machen, wann ein sicherer und wirksamer Impfstoff gegen COVID-19 auf den Markt kommen wird, sollten wir uns eher die Frage stellen: Selbst wenn ein Impfstoff verfügbar wäre, kann ihn sich jeder leisten?

(Bildquelle: CFP)

Kann ein erschwinglicher COVID-19-Impfstoff aus einer Motte „fliegen“?

Wenn Sie darüber diskutieren möchten, wie viel Spielraum für Preissenkungen bei einem Impfstoff besteht, müssen Sie zunächst verstehen, warum der Preis so hoch ist.

Wenn ein Virus in den menschlichen Körper eindringt, sind einige seiner Oberflächenproteine ​​Antigene, die Menschen zur Produktion von Antikörpern anregen. Durch die Impfung soll sichergestellt werden, dass das Virus keine Krankheit verursacht, und gleichzeitig soll erreicht werden, dass der menschliche Körper über entsprechende Antikörper verfügt. Um dieses Ziel zu erreichen, haben Wissenschaftler mithilfe unterschiedlicher Technologien viele verschiedene Arten von Impfstoffen entwickelt, beispielsweise abgeschwächte Lebendimpfstoffe, inaktivierte Impfstoffe, rekombinante Proteinimpfstoffe, virale Vektorimpfstoffe usw. Aufgrund unterschiedlicher Herstellungsverfahren haben diese Impfstoffe verschiedene Vor- und Nachteile, und ihre Preise variieren stark.

Obwohl neue Technologien wie die genetische Modifikation der Impfstoffindustrie derzeit enorme Chancen eröffnet haben, sind aufgrund umfassender Faktoren wie Verfahren und Kosten traditionelle Impfstoffe, also inaktivierte Impfstoffe und abgeschwächte Lebendimpfstoffe, immer noch die treibende Kraft auf dem Impfstoffmarkt. Für die Herstellung solcher Impfstoffe sind typischerweise Eier, Bakterien sowie Tier- und Insektenzellen als „Inkubatoren“ erforderlich, um die für die Herstellung des Impfstoffs benötigten Viren zu züchten und zu isolieren.

Vor diesem Hintergrund testen viele Länder auch verschiedene Technologien zur Entwicklung neuer Impfstoffe gegen das Coronavirus, in der Hoffnung, die weitere Ausbreitung der Epidemie so schnell wie möglich einzudämmen. In meinem Land verfolgen die Forscher eine „fünfgleisige“ Strategie. Sie entwickeln gleichzeitig inaktivierte Impfstoffe, Nukleinsäureimpfstoffe, rekombinante Proteinimpfstoffe, Adenovirus-Vektorimpfstoffe und abgeschwächte Influenzavirus-Vektorimpfstoffe, um möglichst schnell einen sicheren und wirksamen Impfstoff zu finden. Im Westen wollen einige Wissenschaftler nicht nur einen wirksamen Impfstoff finden, sondern auch die Kosten des Impfstoffs so weit wie möglich senken, indem sie beispielsweise Mottenschädlinge zur Entwicklung eines neuen Corona-Impfstoffs verwenden.

Es wird davon ausgegangen, dass der französische Pharmariese Sanofi kürzlich angekündigt hat, dass er eine Zusammenarbeit mit GlaxoSmithKline (GSK) plant, um die rekombinante quadrivalente Impfstofftechnologie FluBlok für die Entwicklung eines neuen Corona-Impfstoffs voll auszunutzen. Der Clou an diesem Verfahren ist, dass als „Rohmaterial“ nicht gewöhnliche Eier verwendet werden, sondern der den Landwirten oft lästige Herbst-Heerwurm.

Als invasive Art stellte der Herbst-Heerwurm in den letzten Jahren in vielen Teilen meines Landes eine ernsthafte Bedrohung für die Landwirtschaft dar. Wenn diese Forschung und Entwicklung erfolgreich ist, könnte sie Wissenschaftlern auf der ganzen Welt eine effizientere und wirtschaftlichere Methode bieten, „Abfall in Schätze zu verwandeln“ und neue Kronenimpfstoffe herzustellen.

▲ Herbst-Heerwurmlarven (Quelle: TheVaccineReaction)

Vereinfacht ausgedrückt erfordert diese Technologie die Extraktion der benötigten Zellen aus den Eierstöcken des Herbst-Heerwurms und die anschließende Infektion dieser Mottenzellen mit einem geneditierten Virus, sodass diese Zellen Proteine ​​auf der Oberfläche des Virus produzieren. Nach der Extraktion und Reinigung mischen die Forscher diese gereinigten Proteine ​​mit anderen notwendigen Adjuvantien, um schließlich einen Impfstoff herzustellen. Nach der Injektion des Impfstoffs stimulieren diese schützenden Antigenproteine ​​das menschliche Immunsystem und ermöglichen dem Körper, die Invasion des Virus im Voraus zu „proben“ und sich auf die Gefahr vorzubereiten, die tatsächlich in der Zukunft drohen könnte.

Obwohl noch nicht klar ist, ob der Impfstoff von Sanofi und GlaxoSmithKline erfolgreich sein wird, bietet diese Technologie mehr Möglichkeiten, „sich den neuen Corona-Impfstoff für jedermann leisten zu können“ – im Vergleich zu herkömmlichen „Hühnerembryo“-Impfstoffen, bei denen Eier als Rohstoffe verwendet werden, hat dieser mit Insekten entwickelte antivirale Impfstoff offensichtliche Vorteile, insbesondere bei der Produktion im großen Maßstab.

Einerseits zeichnet sich diese Technologie durch einen kurzen Proteinproduktionszyklus, eine hohe Effizienz und einen größeren Durchsatz aus, wodurch das Ziel einer Produktion im großen Maßstab leichter erreicht werden kann. Andererseits ist der Proteinanbauprozess mit geringeren Risiken verbunden und wird aufgrund der Bedrohung der Hühner durch die Vogelgrippe keine größeren Änderungen erfahren. Die Risikokontrolle ist einfach und die Anbaukosten sind relativ angemessener. Bei großer Unsicherheit hinsichtlich der Wirksamkeit des Impfstoffs und schneller Virusmutation ist dieser Insektenherstellungsprozess kostengünstiger. Es wird davon ausgegangen, dass neben dem in diesem Corona-Impfstoff erwähnten Herbst-Heerwurm auch der Kohlschabe häufig als Rohstoff für antivirale Impfstoffe verwendet wird.

Grippeimpfungen sind so teuer. Sind Eier der Übeltäter?

Kann die „Motte“ wirklich einen sicheren, wirksamen und günstigen neuen Coronavirus-Impfstoff ausfliegen? Ob die Idee, „Abfall in Schätze zu verwandeln“, erfolgreich sein wird, ist noch ungewiss. Eines lässt sich jedoch bestätigen: Wenn das neue Coronavirus die Menschheit noch lange Zeit als „Grippe 2.0“ plagen wird, dann gilt: Je billiger der Impfstoff ist, desto besser kann er die Gesundheit der Menschen schützen. Die Realität ist jedoch oft grausam – ganz zu schweigen davon, wie hoch die Anforderungen an F&E-Investitionen für neue Impfstoffe sind. Selbst eine Senkung des Preises für den Hühnerembryo-Impfstoff, der die niedrigsten F&E-Kosten aufweist, ist ziemlich schwierig.

Nehmen wir den Grippeimpfstoff als Beispiel: Derzeit sind herkömmliche Grippeimpfstoffe aus Eiern noch immer der Hauptbestandteil des Grippeimpfstoffmarktes. Der Grund hierfür liegt zum einen darin, dass bei der Kultivierung von Influenzaviren die Effizienz der „Viruskultivierung“ aus tierischen Zellen nicht optimal ist, die Kosten extrem hoch und die Wirtschaftlichkeit zu gering ist; Andererseits enthalten Eier selbst im Vergleich zur Verwendung von Bakterien, Tier- und Pflanzenzellen als Virusinkubatoren eine Vielzahl von Proteinen, die sich für die „Viruskultivierung“ eignen, wie beispielsweise Ovalbumin, das sich sehr gut als „Brutstätte“ für eine Vielzahl von Grippeviren eignet. Darüber hinaus handelt es sich bei der Zucht von „Setzlingen“ aus Hühnerembryos um ein traditionelles Verfahren mit langer Geschichte, das äußerst sicher, leicht zu transportieren und wirtschaftlich ist.

Ist der günstigste Grippeimpfstoff auf Eibasis also so günstig, dass sich ihn jeder leisten kann? Es scheint immer noch schwierig zu sein. Warum ist selbst der embryonale Grippeimpfstoff so teuer? Wenn wir jemandem die Schuld geben müssen, dann können wir nur die „empfindlichen“ Eier hinter jedem Impfstoff beschuldigen.

Zunächst einmal können gewöhnliche Eier, die man im Supermarkt kaufen kann, nicht zum „Ausbrüten von Viren“ verwendet werden, da nur befruchtete Eier als Nährboden für Impfstoffe verwendet werden können. Gleichzeitig gibt es viele komplexe Anforderungen an die Aufzucht von Hühnern, die diese „Brutstätten“ hervorbringen können, wie z. B. die ausschließliche Fütterung mit reinem Naturfutter und ausreichend Lebensraum. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, werden nur Hühner, die zwischen 30 und 56 Wochen geboren wurden, zum Eierlegen behalten. Nachdem die Eier gelegt wurden, müssen sie mehr als 10 Tage lang bebrütet werden und schließlich einen Zustand erreichen, der „haarigen Eiern“ ähnelt, bevor sie wirklich verwendet werden können.

Derzeit stufen viele Länder die Sicherheitsstufe aller Aspekte im Zusammenhang mit der Aufzucht von Impfeiern als „die nationale Sicherheit betreffende Aspekte“ ein. Nicht nur ist der Standort der Hühnerfarm ein Staatsgeheimnis und es wird eine große Zahl von Sicherheitskräften eingesetzt, um sie zu bewachen. Auch beim Transport der Eier von der Hühnerfarm zum Labor der Biosicherheitsstufe 3 werden Leibwächter eingesetzt, die den gesamten Transportprozess überwachen.

▲Arbeiter einer Impf-Eierfarm in Pennsylvania, USA, sortieren Eier für den Gebrauch (Quelle: CNN)

Können diese Eier „besserer Herkunft“ unter Einhaltung dieser strengen Bedingungen zur Entwicklung von Impfstoffen verwendet werden? Natürlich nicht.

Zunächst müssen Eier, die die erste Prüfung bestehen, einen weiteren manuellen Prüfungsprozess durchlaufen. Die Forscher werden jedes Ei mithilfe eines Eier-Durchleuchtungsgeräts untersuchen. Es werden nur Eier mit klaren und prallen Blutgefäßen in der Eierschale aufbewahrt und die restlichen „haarigen Eier“ ​​werden verworfen. Nach Abschluss aller oben genannten Schritte können die desinfizierten Eier tatsächlich als sterile Bioreaktoren betrachtet und als „Inkubatoren“ für Virusstämme verwendet werden.

▲Techniker injizieren Grippevirenstämme in Eier (Quelle: CNN)

Anschließend werden diese ausgewählten „Hühnerembryonen“ auf ein Förderband gelegt und zur Durchführung der Virusinjektion geschickt. Konkret wird das Virus verdünnt und in die Allantoishöhle des Hühnerembryos injiziert, die dem Fruchtwasser menschlicher Babys ähnelt. In einer solchen geschlossenen, sterilen Umgebung mit konstanter Temperatur und zahlreichen empfindlichen Zellen kann sich das Virus schnell vermehren und schließlich zu einer großen Zahl von Viren heranwachsen. Der gesamte Vorgang dauert mindestens 50–60 Stunden. Während dieser Zeit stellt dieses „Virenei“ extrem hohe Ansprüche an viele äußere Faktoren wie Temperatur und Licht.

Wenn ein „Virus-Ei“ schließlich wirklich „reif“ ist, heben die Forscher die obere Abdeckung der Eier an und führen die rötliche Hühnerembryoflüssigkeit in der Allantoishöhle mit einer Nadel in ein steriles Gefäß ein. An diesem Punkt ist die Aufgabe des Eies als biologischer Inkubator erfüllt. Anschließend müssen diese Flüssigkeiten noch eine Reihe komplizierter und aufwändiger Prozesse wie Reinigung und Inaktivierung durchlaufen, bevor sie schließlich zu den uns bekannten Impfstoffen werden können.

▲ Schematische Darstellung der Viruskultur in der Allantoishöhle von Hühnerembryos (Abbildung: Beijing Science and Technology News/Wang Xueying)

Seit den 1930er Jahren versuchen Menschen, Eier zur Entwicklung von Impfstoffen zu verwenden. Obwohl die Kosten durch kontinuierliche technologische Verbesserungen gesenkt wurden, bestehen in jedem Glied weiterhin verschiedene Risiken, was bedeutet, dass die Kosten für „Hühnerembryo“-Impfstoffe weiterhin hoch bleiben. Obwohl die Entwicklung genetisch veränderter Technologien mehr Möglichkeiten für die Impfstoffherstellung geschaffen hat, wird bei vielen Grippeimpfstoffen weltweit seit 80 Jahren immer noch dieses „Hühnerembryo“-Verfahren verwendet.

Nach Angaben der US-amerikanischen Zentren für Krankheitskontrolle und -prävention wurden im Februar 2020 82 % der 174 Millionen Dosen Grippeimpfstoffe, die in den Vereinigten Staaten im Umlauf waren, aus „Hühnerembryonen“ hergestellt, und die US-Regierung hat Milliarden von Dollar investiert, nur um diese 140 Millionen qualifizierten „hochwertigen Eier“ ​​zu züchten. Aus einem 2017 veröffentlichten Dokument geht hervor, dass das US-Gesundheitsministerium zur Beschaffung hochwertiger Impfstoff-Eier eine dreijährige Kooperationsvereinbarung mit einem Hühnerzuchtunternehmen unterzeichnet und 42 Millionen US-Dollar investiert hat, nur um sich ein Jahr lang eine stabile Eierquelle von dem Unternehmen zu sichern.

Wie schwierig ist es, den Preis für Impfstoffe durch so viele Schritte zu senken?

Tatsächlich gibt es viele Faktoren, die den Preis einer Impfstoffdosis beeinflussen, von Investitionen in Forschung und Entwicklung über die Massenproduktion bis hin zum Marktabsatz.

Während der Produktentwicklungsphase konzentrieren sich die Hauptkosten des Impfstoffs auf Investitionen in Forschungs- und Entwicklungslabore sowie Fachkräfte; die Anschaffungskosten belaufen sich auf mindestens 500 Millionen US-Dollar. Wenn die Patentgebühren vereinfacht werden könnten oder wenn ausgereifte Technologien zur Entwicklung neuer Sorten genutzt werden könnten, könnten die Kosten für diese Verbindung auf 135 bis 350 Millionen US-Dollar gesenkt werden.

▲Seqirus‘ Impfstoff-F&E- und Produktionsausrüstung (Quelle: Offizielle Website von Seqirus)

Die Kosten für Fabrikgebäude und -ausrüstung umfassen hauptsächlich den Erwerb des Grundstücks, das Fabrikgebäude, den Kauf der Ausrüstung und die damit verbundene Wartung. Die Kosten in dieser Phase können je nach Anforderungen wie der Komplexität des Standorts und dem Automatisierungsgrad zwischen 700 Millionen US-Dollar und 50 Millionen US-Dollar liegen. Pfizer beispielsweise, das weltweit größte Biopharmaunternehmen, investierte fünf Jahre lang 600 Millionen US-Dollar in die Entwicklung und Produktion des Pneumokokken-Impfstoffs Prevnar 13 für Kinder und baute schließlich eine neue, qualifizierte Forschungs- und Entwicklungs- sowie Produktionswerkstatt. Impfstoffe, die auf derselben Linie produziert werden können, werden die Investitionen der Unternehmen in diesem Bereich erheblich reduzieren. Auch die Verwendung von Einwegsystemen, die nicht wiederverwertbar sind, oder die Reduzierung des Automatisierungsgrads der Geräte können in diesem Bereich Kosten senken.

Was den Personalaufwand betrifft, so betragen die Arbeitskosten für die Herstellung normalerweise nicht mehr als ein Viertel der gesamten Produktionskosten. Dennoch müssen die Unternehmen viel Geld in Bereiche wie IT-Support und Gebühren für die Expertenbewertung investieren: Die Bewertungsgebühr für herkömmliche Impfstoffe liegt zwischen 25.000 und 100.000 US-Dollar, und die jährliche Gebühr kann bis zu 140.000 US-Dollar betragen.

Neben den oben genannten Fixinvestitionen erfordert der Zulassungsprozess eines Impfstoffs vom Verlassen des Labors bis zur tatsächlichen Markteinführung noch immer viel Personal, Energie und Materialressourcen. Es dauerte 14 Jahre, bis der erste Prevnar-Impfstoff von Pfizer auf dem Markt verfügbar war.

▲Die Forschung und Entwicklung des neuen Kronenimpfstoffs erfordert viel Personal, materielle Ressourcen und finanzielle Ressourcen (Abbildungshinweis: Fort-russ)

Sogar ein gewöhnlicher Impfstoff erfordert solch enorme finanzielle Unterstützung, und die Situation des neuen Coronavirus-Impfstoffs, der weltweit dringend benötigt wird, ist sogar noch düsterer. Um die Sorgen der Unternehmen zu lindern, kündigte die kanadische Regierung Anfang März an, 275 Millionen US-Dollar in die Unterstützung kanadischer Institutionen bei der Entwicklung von Impfstoffen zu investieren. Auch die US-amerikanische Biomedical Advanced Research and Development Authority kündigte an, eine Milliarde Dollar in die gemeinsame Entwicklung von Impfstoffen mit anderen Unternehmen zu investieren.

Können diese nationalen Mittel jedoch sicherstellen, dass sich jeder den neuen Coronavirus-Impfstoff leisten kann? Denn staatliche Unterstützung kann nur die anfänglichen Finanzierungsschwierigkeiten lösen. Ob es gelingt, Unternehmen zu ermutigen, eigenständig Impfstoffe zu entwickeln und herzustellen, wird entscheidend für das Schicksal des Impfstoffs sein.

Am Beispiel des Impfstoffs gegen das Ebola-Virus: Der Impfstoff rVSV-ZEBOV, dessen Forschung und Entwicklung Anfang 2000 begann, wurde erst 2019 zugelassen. Zwar wurde seine Wirksamkeit in klinischen Tests in diesem Zeitraum bewiesen, die Marktnachfrage konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf arme Länder mit geringer Wirtschaftskraft. Zudem kann der Preis des Impfstoffs nicht mit der Entwicklung des Unternehmens Schritt halten, was letztlich dazu führte, dass der Ebola-Impfstoff rVSV-ZEBOV langfristig auf Eis gelegt wurde.

Kann der neue Coronavirus-Impfstoff, für den große Nachfrage besteht, den Widerspruch zwischen „Unternehmensautonomie“ und „angemessener Preisgestaltung“ auflösen, sodass die Unternehmen bereit sind zu produzieren und herzustellen, und gleichzeitig dafür sorgen, dass sich jeder den Impfstoff leisten kann? Alex Azar, Minister des US-Gesundheitsministeriums, ist diesbezüglich der Ansicht, dass die Lage nicht optimistisch sei. Er räumte ein, dass der Preis für den neuen Corona-Impfstoff trotz der Unterstützung durch die Staatsfinanzen möglicherweise nicht das „erschwingliche“ Niveau erreichen werde. In den USA ist die Idee, den Impfstoff für die Armen erschwinglich zu machen, nicht realistisch.

Im Gegensatz dazu haben sich in meinem Land die Unternehmen Sinopharm Group, China National Biotec Group, Wuhan Institute of Biological Products und Beijing Sinovac Biotech als erste Impfstoffhersteller, denen die Zulassung zur klinischen Forschung erteilt wurde, im Forschungs- und Entwicklungsprozess für inaktivierte Vero-Zellen-Impfstoffe entschieden. Bei diesem Verfahren werden weder Hühnerembryos noch Insektenzellen verwendet, sondern tierische Zellen – nämlich Makakennierenzellen. Die Vorteile der Verwendung von Vero-Zellen zur Herstellung von Impfstoffen liegen zwar auf der Hand, wie etwa die Möglichkeit, die Umweltverschmutzung während des Produktionsprozesses wirksam zu reduzieren, weniger Nebenwirkungen zu haben und sicherer zu sein. Doch gibt es auch einen nicht zu vernachlässigenden Nachteil: die hohen Herstellungskosten.

Es ist teuer, aber notwendig. Wie können Menschen die Entwicklungskosten und die Marktpreise des neuen Kronenimpfstoffs koordinieren? Diese Frage ist möglicherweise schwieriger zu beantworten als die Frage nach der Entwicklung eines Impfstoffs. Chinas Antwort darauf lautet, dass „wissenschaftliche Forschungseinheiten nicht den wirtschaftlichen Nutzen, sondern nur die Gesundheit der Menschen berechnen“.

Verweise

1. Stanley Plotkin, James M. Robinson, Die Komplexität und die Kosten der Impfstoffherstellung – Ein Überblick

2.https://www.statnews.com/2020/04/14/glaxosmithkline-sanofi-coronavirus-vaccine-collaboration/

3.https://thevaccinereaction.org/2017/10/armyworms-used-to-make-flublok-influenza-vaccine/#_edn4

4. https://www.cms.gov/Medicare/Medicare-Fee-for-Service-Part-B-Drugs/McrPartBDrugAvgSalesPrice/VaccinesPricing

5. https://www.nytimes.com/2014/07/03/health/Vaccine-Costs-Soaring-Paying-Till-It-Hurts.html

6.https://edition.cnn.com/2020/03/27/health/chicken-egg-flu-vaccine-intl-hnk-scli/index.html

Geschrieben von Reporter Wang Xueying. Herausgegeben von Liu Zhao.

Redakteur für Neue Medien/Chen Xuanzhi

Produziert von: Science Central Kitchen

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