Eignung von transgenen Pflanzen zur Produktion von oralen Vakzinen

Wissenschaftliches Gutachten im Rahmen des TA-Projektes „Grüne Gentechnik - transgene Pflanzen der 2. und 3. Generation“

Das Gutachten untersucht die Produktion von oralen Impfstoffen in transgenen Pflanzen, die Wirksamkeit und Eignung von Impfstoffen für die orale Verabreichung im Allgemeinen sowie die Dosierbarkeit oraler Impfstoffe bei Verzehr von „Impfstoff-Pflanzen“ als essbare Impfstoffe im Besonderen.

Im Humanmedizinbereich werden heute 25 Impfstoffe verwendet (Ogra et al. 2001). Davon werden fast alle parenteral, d.h. unter Umgehung des Verdauungstraktes, appliziert. Nur wenige Impfstoffe werden oral verabreicht.

Die Schleimhaut im Gastrointestinaltrakt und die Schleimhaut der Atemwege die „Eingangspforte“ für die meisten Humanpathogene dar. Der mukosalen Immunisierung, d. h. dem Impfschutz der Schleimhaut selber, wird deshalb ein großes Potential zur Krankheitsprävention eingeräumt. Eine mukosale Immunisierung wird an den Schleimhäuten selbst ausgelöst. Die orale Route ist dabei eine von mehreren Möglichkeiten. Transgene Pflanzen (bzw. das transgene Pflanzengewebe), die orale Vakzine produzieren, sollen dabei als „Vehikel“ für die antigen wirkenden Untereinheiten fungieren, damit das Antigen unbeschadet in den Darm gelangt.

Der derzeitige limitierte Einsatz von oralen Vakzinen liegt an grundsätzlichen Problemen bei Schluckimpfungen: Das Vakzin muss den Wirkort im Darm erreichen und dort eine systemische und mukosale Immunantwort auslösen. Die Degradation des Antigens während der Magen-Darm-Passage, der Schleim, der die Darmwand auskleidet sowie die geringe Dichte der Antigen-sammelnden M-Zellen im Darm sind zum einen Gegenstand hoher interindividuelle Schwankungen und sind zum anderen der Grund für die notwendigen Dosen bei oralen Vakzinen im Vergleich zur injizierten Vakzinen.

Die zwei Fallbeispiele, nämlich die Impfstoffproduktion in transgenen Pflanzen gegen Hepatitis B und der Impfstoff gegen enterotoxisches Escherichia coli, zeigen, dass nach wie vor das Ziel verfolgt wird, die transgenen Pflanzen als essbare Impfstoffe herzustellen. Die Möglichkeit, das Vakzin im transgenen pflanzlichen Gewebe zu verabreichen, hat aber zahlreiche limitierende Faktoren. Zum einen kann in transgenen Pflanzen bislang keine stets gleich hohe Produktion eines Vakzins gewährleistet werden.

Eine direkte Gabe des Pflanzengewebes ist demnach insgesamt nicht ratsam. Vielmehr sollte eine Aufbereitung des Vakzins angestrebt werden, damit eine standardisierte Impfdosis garantiert und der Impfschutz gesichert werden kann. Eine Extraktion und Aufreinigung des Vakzins aus transgenen Pflanzen entspricht zudem dem für Impfstoffe generell geforderten Kriterium der Reinheit.