Tierversuchsfreie Arzneimitteltestung

Impf­stoffe dienen dem Schutz vor Infek­tion­skrankheit­en wie beispiel­sweise Poliomyelitis, Masern, Diph­therie und Tetanus. Seit bere­its Säuglinge gegen diese Erreger oder die Tox­ine, die die bak­teriellen Infek­tion­skrankheit­en her­vor­rufen, immu­nisiert wer­den, sind die glob­alen Infek­tion­szahlen deut­lich zurück­ge­gan­gen. Das hat dazu geführt, weltweit die Sterblichkeit von Neuge­bore­nen und Kindern zu senken.
 
Derzeit basieren Char­gen­prü­fun­gen von Tetanus­tox­oid-Impf­stof­fen auf In-vivo-Mod­ellen, also Tierver­suchen. Hier beste­ht im Sinne des Tier­schutzes Bedarf, den etablierten Prozess durch eine inno­v­a­tive In-vit­ro-Meth­ode zu erset­zen. Wis­senschaft­lerin­nen und Wis­senschaftlern des Paul-Ehrlich-Insti­tuts (PEI) ist es nun gelun­gen, einen zell­basierten In-vit­ro-Test zur exper­i­mentellen Prü­fung von Tetanus­tox­oid-Impf­stof­fen zu etablieren.
 
Uner­lässlich bleibt aber die Prü­fung jed­er Impf­stof­fcharge auf Qual­ität und auf mit der Wirk­samkeit kor­re­lierende Eigen­schaften im Poten­cy-Test. Noch schreibt das Europäis­che Arzneibuch für viele der erforder­lichen Unter­suchun­gen Tierver­suche (In-vivo-Assays) vor. Schon lange engagiert sich das Paul-Ehrlich-Insti­tut dafür, den Ein­satz von Tieren bei der exper­i­mentellen Arzneimit­tel­prü­fung – ohne Ein­bußen bei Qual­ität, Unbe­den­klichkeit und Wirk­samkeit – so ger­ing wie möglich zu hal­ten, und entwick­elt seit vie­len Jahren Alternativmethoden.
 
Tetanus ist eine schwere Erkrankung, die durch über eine Wunde erfol­gende Infek­tion mit dem Bak­teri­um Clostrid­i­um tetani her­vorgerufen wird. Die bak­teriellen Gift­stoffe (Tox­ine) greifen das Ner­ven­sys­tem an. Eine Infek­tion führt zu schmerzhaften Muskelkrämpfen und schließlich zum Tod. Bei der Her­stel­lung der zuge­lasse­nen Impf­stoffe gegen Tetanus wird das Tox­in mith­il­fe von Formalde­hyd inak­tiviert. Das so ent­standene Tetanus­tox­oid ist das schützende Anti­gen in den Tetanus­tox­oid-Impf­stof­fen und für den Men­schen unschädlich. Um die Wirk­samkeit der Impf­stoffe durch einen Poten­cy-Test sicherzustellen, sind seit Jahrzehn­ten noch immer auf Tierver­suchen basierende Tes­tun­gen, die soge­nan­nten In-vivo-Poten­cy-Assays, im Arzneibuch vorgeschrieben.
 
Das Ziel der von Forschen­den des Paul-Ehrlich-Insti­tuts durchge­führten Exper­i­mente ist die Entwick­lung eines zuver­läs­si­gen In-vit­ro-Poten­cy-Assays für Tetanus­tox­oid-Impf­stoffe, um so zukün­ftig Tierver­suche zu erset­zen. Das Team um Pro­fes­sor Dr. Isabelle Bek­ered­jian-Ding, Lei­t­erin der Abteilung Mikro­bi­olo­gie des Paul-Ehrlich-Insti­tuts, und Dr. Olga Tichá, die Erstau­torin, nutzte die Ken­nt­nis des Mech­a­nis­mus, mit dem das Immun­sys­tem eine Immu­nant­wort gegen Tetanus­tox­oid hervorruft.
 
Dazu wur­den men­schliche periph­ere Blut­leukozyten mit Tetanus­tox­oid-Anti­ge­nen und niedri­gen Konzen­tra­tio­nen eines Toll-Like-Rezep­torli­gan­den stim­uliert. Nach fünf Tagen wurde die Immu­nant­wort anhand der Pro­duk­tion des von den Leukozyten sez­ernierten Tetanus­tox­oid-spez­i­fis­chen Immun­glob­u­lins G (IgG) quan­tifiziert. Der Mach­barkeit­snach­weis wurde mit gepaarten Proben von Spenden­den vor und nach der Imp­fung erbracht. Bei der Ver­wen­dung von periph­eren Blut­leukozyten aus Buffy Coats, die bei der Her­stel­lung von Blut­pro­duk­ten als Beipro­dukt entste­hen, war die spez­i­fis­che Reak­tion auf Tetanus­tox­oid bei 30 Prozent der gespende­ten Zell­prä­pa­ra­tio­nen repro­duzier­bar. Die Höhe der Tetanus­tox­oid-induzierten IgG-Pro­duk­tion kor­re­lierte mit ein­er höheren Anzahl von Gedächt­nis-B-Zellen in den Leukozyten-Spenden, deren Anteil zukün­ftig für die Auswahl von für den In-vit­ro-Poten­cy-Assay geeigneten Buffy Coats genutzt wird. Auch zeigte sich, dass Tetanus­tox­oid-spez­i­fis­ches Immun­glob­u­lin G auch nach­weis­bar war, wenn die Blut­leukozyten mit den Wirk­stof­fen eines DTaP-Kom­bi­na­tion­simpf­stoffs (Diph­terie-Tetanus-azel­luläre Per­tus­sis) stim­uliert wurden.

“Dieser Test stellt eine prak­tik­able Möglichkeit dar, die spez­i­fis­che Immu­nant­wort sowohl durch Nach­weis der B‑Zell-Dif­feren­zierung als auch der Sekre­tion von Tetanus­tox­in-spez­i­fis­chem Immun­glob­u­lin G durch Imp­fanti­gen und voll­ständi­gem Impf­stoff zu über­prüfen”, so das Stu­di­en­faz­it von Bekeredjian-Ding.

In Zukun­ft kön­nte der funk­tionelle Assay zusam­men mit physiko­chemis­chen und immun­chemis­chen Meth­o­d­en die derzeit noch vorgeschriebe­nen Tierver­suche bei der Char­gen­prü­fung von Tetanus­tox­oid-halti­gen Impf­stof­fen erset­zen. Dies wäre ein weit­er­er wichtiger Meilen­stein auf dem Weg zur tierver­suchs­freien Arzneimitteltestung.