mRNA: Wie eine neue Technologie die Impfstoff-Herstellung revolutioniert
José Castillo (l.), Bill Gates (Hintergrund): Die Firma Quantoom will die Herstellung von mRNA-Impfstoffen revolutionieren – unter anderem mithilfe der Gates-Stiftung.
Foto: Imago, Getty Images, Univercells [M]Dakar, Düsseldorf. Bagger drehen sich, Bohrmaschinen lärmen, Bauarbeiter werkeln auf dem Gelände. Amadou Sali steht vor dem noch nicht fertigen Institut Pasteur de Dakar (IPD), einem Ableger des französischen Forschungszentrums Institut Pasteur in der senegalesischen Hauptstadt Dakar.
Der Chef des IPD öffnet die Türen des Gebäudes und führt mit weißem Bauhelm auf dem Kopf durch ein Labyrinth von Gängen. „Das ist eine Box in einer Box in einer Box“, beschreibt Sali die verschachtelten Gänge.
Der Aufbau des Gebäudes dient der Sicherheit und der Kontrolle, beispielsweise der Temperaturkontrolle. Denn hier, in der Nähe des Äquators, sollen Impfstoffe gegen Masern, Röteln und andere Krankheiten hergestellt werden, die äußerst empfindlich auf Temperaturschwankungen reagieren. Diese Impfstoffe basieren auf Boten-Nukleinsäuren – besser bekannt unter der englischen Abkürzung mRNA.
Die Führung durch das IPD endet in einem kleinen Raum. Noch hängen Leitungen und Kabel aus den Wänden. Doch ab 2025 will das Institut jährlich 300 bis 500 Millionen Impfdosen herstellen.
Möglich wird das durch eine Zusammenarbeit mit dem südafrikanischen Pharmaunternehmen Biovac und der Bill-und-Melinda-Gates-Stiftung – und durch die Technologie von Quantoom. Quantoom ist eine Tochtergesellschaft der kleinen belgischen Firma Univercells. IPD-Chef Sali hat viel vor: „Preiswerte mRNA-Impfstoffe werden Afrika unabhängig in der Impfstoffherstellung machen.“
Kosten für mRNA-Impfstoffe könnten enorm fallen
Nicht nur das: Die Technologie wird nicht im Senegal bleiben. Auch Pharmakonzerne weltweit wollen sie nutzen. Die Unternehmen bereiten sich auf die neue Welt der mRNA-Impfstoffe und auf deren Produktion vor. Durch die Technologie von Quantoom könnten die Herstellungskosten dramatisch fallen, unter anderem weil weniger Zubehör benötigt wird.
Anita Zandi, die fast zehn Jahre lang den Bereich Impfstoffentwicklung bei der Gates-Stiftung leitete, ist überzeugt von der Technologie: „Die Kosten sind unfassbar niedrig, auch arbeitet die Anlage sehr flexibel und kann nach drei bis vier Monaten Ausbildung von jedem bedient werden.“ Die Medizinerin sieht einen „Leapfrog“, eine „überspringende“ Entwicklung in der Impfherstellung in ärmeren Ländern.
Deutsche Firmen wie Biontech oder Curevac sind führend in der mRNA-Technologie und wurden in der Coronapandemie weltbekannt. Aber nicht nur Covid-19-Impfungen können damit hergestellt werden. In Zukunft könnte mRNA auch gegen verschiedene Krebsarten eingesetzt werden, bei Tuberkulose, Denguefieber, Malaria oder Tollwut. Derzeit werden einige Impfstoffe erforscht oder in den ersten klinischen Phasen erprobt – später könnten sie dann auch auf den Markt kommen.
mRNA: Ein Markt von jährlich bis zu 100 Milliarden Euro
Das Potenzial von mRNA-Technologie ist riesig: Markus Manns, Fondsmanager bei Union Investment spricht von einem Milliardenmarkt. 50 bis 100 Milliarden Euro könnten jedes Jahr umgesetzt werden.
Die bisherigen mRNA-Impfstoffe, die gegen Covid eingesetzt wurden, waren nicht gerade preiswert. Doch das ist bei neuen Technologien üblich, weil die Produktion wenig erprobt ist. Während der Pandemie musste alles so schnell wie möglich gehen, Prozesse wurden auf verschiedene Orte ausgeweitet, was Liefer- und Lagerkosten in die Höhe trieb. Üblicherweise sinkt der Preis für solche Technologien nach einiger Zeit.
Biontech, Curevac oder Moderna arbeiten genauso wie verschiedene Auftragsfertiger daran, die Produktion von mRNA-Impfstoffen zu vereinfachen und preiswerter zu machen. So entwickelt Curevac in Zusammenarbeit mit Tesla seit Jahren einen mRNA-Drucker. Tesla kam 2017 mit der Akquisition des deutschen Maschinenbauers Grohmann ins Spiel. „Ein wichtiges Produkt für die Welt“, hatte Elon Musk dazu vor drei Jahren gesagt. Seitdem war allerdings nicht mehr viel Neues zu vermelden.
>> Lesen Sie auch: Biontech und Curevac streiten vor Gericht um Milliarden-Markt
Reine Produktionsspezialisten wie Quantoom gibt es eine Handvoll, so wie das US-Unternehmen Nutcracker Therapeutics. Auch das französische Start-up Dillico arbeitet zusammen mit der Technischen Universität Clausthal an automatisierten und flexiblen Produktionsanlagen.
Die Geschichte von Quantoom begann Mitte 2020. Damals nahm die Coronapandemie ihren Lauf und die Mutterfirma Univercells spekulierte darauf, dass sich mRNA-basierte Impfstoffe gegen Covid 19 durchsetzen würden – zu Recht, wie sich einige Monate später herausstellte.
Ein Team von 32 Wissenschaftlern und Ingenieuren habe sich mit der Frage beschäftigt, wie man mRNA-Impfstoffe preiswert herstellen könne, erzählt Quantoom-CEO José Castillo. Die Gates-Stiftung fördert das Projekt mit 20 Millionen Dollar, Investoren und die belgische Regierung legten noch mal 40 Millionen Dollar drauf.
José Castillo: Der Chef von Quantoom hat große Pläne mit seiner kleinen Maschine.
Foto: HandelsblattDas Entwicklungsteam konnte dabei auf die Erfahrung von Univercells zurückgreifen, die seit zehn Jahren Produktionsanlagen für virale Impfstoffe herstellt. Dabei stellte sich heraus, dass es zwischen viralen und mRNA-basierten Impfstoffen viele Ähnlichkeiten gibt.
mRNA: Produktionskosten von 25 Cent pro Dosis
Allerdings stellte Quantoom das bisherige Produktionsprinzip auf den Kopf. Statt in einem Schwung möglichst viele Liter von einem Impfstoff herzustellen, beschränkt man sich auf maximal 20 Milliliter. Die Maschine braucht dafür zehn Minuten. Dann fängt sie wieder von vorn an. Die vielen kleinen Produktionseinheiten summieren sich in fünf bis sieben Tagen auf 20 Liter. Diese hochautomatisierte Produktionsanlage heißt Ntensify.
Der Vorteil: Es entfällt Zubehör, was die Kosten senkt. Beispielsweise ist kein Tank nötig, in dem der RNA-Impfstoff sonst aufbewahrt werden müsste. Außerdem: RNA ist sehr anfällig für Temperaturschwankungen, was in dem Tank ein Problem werden kann. Denn je nach Nähe zur Außenhaut herrschen leicht verschiedene Temperaturen. Auch sind die Impfstoffe „scherempfindlich“, verändern also ihre Viskosität, wenn sie gemischt oder gepumpt werden. „Es gibt einen Schock, wenn sie durch den Mixer gehen“, sagt Quantoom-Chef Castillo. Solche Probleme würden bei seiner Maschine entfallen.
>> Lesen Sie auch: Deutsche Erfindungen, die die Welt revolutionierten
Auf nur zwei Quadratmetern kann die Maschine nach Angaben des Unternehmens jährlich bis zu 100 Millionen Impfdosen herstellen, für weniger als 25 Cent die Dosis. „Das ist fünfmal weniger als bislang“, sagt Castillo.
Allerdings: Den größten Kostenvorteil hat die Maschine, wenn sie für die frühe Forschung und Entwicklung von neuen mRNA-Mitteln eingesetzt wird. In der späteren tatsächlichen Produktion hat die Maschine laut Expertenmeinung dann nur noch einen Kostenvorteil um den Faktor 2,4.
Quantoom hat auch US-Pharmakonzerne unter den Kunden
Wie viel genau die Ntensify-Anlage kostet, verrät Castillo nicht. Nur so viel: „Weniger als zwei Millionen Euro.“ Bislang hat er fünf Stück verkauft, davon eine nach Dakar, der Rest ging an Impfproduzenten in Indien und an andere Entwicklungsländer. Jetzt weitet sich der Markt, Quantoom zählt inzwischen auch einen ersten US-Pharmakonzern zu seinen Kunden, ein zweiter wolle bis Weihnachten den Kaufvertrag unterschreiben.
Labor von Quantoom: Die belgische Firma arbeitet seit Mitte 2020 an einer preiswerten Impfstoffherstellung.
Foto: HandelsblattDie Kunden schätzten nicht nur die geringe Größe der Anlage, was wertvollen Platz in der Fabrik oder im Labor spare, sagt der Quantoom-Chef. Auch sei sie vielseitig einsetzbar. Laut Castillo kann sie 50 verschiedene RNA-Moleküle verarbeiten, mit Größen von 1000 bis 10.000 Nukleotiden (also Bausteinen). „Das glauben uns die Kunden am Anfang einfach nicht“, sagt Castillo. „Aber wir haben die Daten, um das zu belegen.“
Das Potenzial ist groß, so wie für das IPD im Senegal. Denn mit derselben Anlage können je nach Bedarf unterschiedliche mRNA-Impfstoffe hergestellt werden. Das hilft auch bei der Auswahl von Impfkandidaten, die zunächst in kleineren Mengen getestet werden.
Es bleibt die Frage, ob die neuen Technologien zu preiswerteren Impfstoffen führen. Dafür müsse man sich die gesamte Produktionskette anschauen, sagt Matthias Kromayer, Molekularbiologe und Leiter des Bereichs Life-Sciences beim Risikokapitalgeber MIG Capital.
Denn der Prozess bis zu einem fertigen mRNA-Impfstoff, der Patienten verabreicht werden kann, endet nicht mit einem Zwischenprodukt. Neben der reinen Produktion braucht es ein Lager, das Mittel muss zudem in sterilen Maschinen abgefüllt werden. Danach kommt die sogenannte Freigabeanalytik, bei der die Qualität des Medikaments kontrolliert wird. Das sind alles zusätzliche Schritte, die den Endpreis der Mittel weiter bestimmen.
Ein Brancheninsider hält die Preisangabe von weniger als 25 Cent je Dosis für eine „totale Zukunftsvision“. Allein die Abfüllung am Ende koste zwischen 50 Cent und einem Euro. Bis die Dosis dem Patienten gespritzt werden kann, werden die Kosten also noch einmal steigen.
Das Fazit ist jedoch eindeutig: Die neuen Technologien werden die Produktionskosten von mRNA-Impfstoffen senken. Noch wichtiger sei eine andere Sache, sagt Ebrahim Mohamed, Chefwissenschaftler des südafrikanischen Pharmaunternehmens Biovac: „Die Technologie wird die Abhängigkeit Afrikas bei Impfstoffen beenden, es kann endlich für sich selbst sorgen.“
Erstpublikation: 02.12.2023, 17:57 Uhr.