Das sind die vier Tücken beim Ausbau der Impfstoff-Produktion

Für mRNA-Impfstoffhersteller ist der Ausbau der Produktion herausfordernd. Alte Fabriken sind oft ungeeignet, zudem müssen die Zulieferer mitspielen.

Bei der Sondersitzung der Bundeskanzlerin und mehrerer Minister ging es am Mittwoch auch um die Frage, ob und wie die Produktion von Impfstoffen in Deutschland stärker hochgefahren werden kann. Das gilt vor allem für das bereits zugelassene Mittel der Mainzer Firma Biontech, aber auch für den Impfstoff von Curevac, der im Falle von erfolgreichen Studienergebnissen im zweiten Quartal zugelassen werden könnte. Beides sind Impfstoffe, die auf der neuartigen Technologie mit dem Botenstoff mRNA basieren.

Die Herstellung ist bei diesem neuen Ansatz aber herausfordernd. Experten halten es für schwierig, alte Pharmaproduktionsstätten dafür umzurüsten. Ein Grund ist, dass eine industrielle Fertigung dieser Wirkstoffe im großen Stil bisher noch gar nicht etabliert war. Selbst Fabriken, die schon auf Biopharma-Verfahren ausgelegt sind, können kaum binnen weniger Wochen umgebaut werden.

Biontech wird bald ein neues Werk in Marburg in Betrieb nehmen, das die Firma im September vom Schweizer Pharmakonzern Novartis gekauft hat. Dort wurden bis dahin sogenannte rekombinante Proteine hergestellt, die Anlage ist hochmodern. Dennoch brauchte die Umrüstung auf mRNA Monate.

Weil die mRNA-Technik völlig neu ist, waren Biontech und Curevac darauf angewiesen, eigene Produktionsverfahren zu entwickeln und ein dazu passendes Netzwerk an Zulieferern und Partnern aufzubauen. Um die Kapazitäten noch stärker auszuweiten, müssen die Entwickler nun ihre komplette Produktionskette ausbauen. Es geht also nicht nur um eigene Fabriken, sondern um die Kapazitäten der Zulieferer, die Inhaltsstoffe bereitstellen oder Zwischenschritte übernehmen.

Immerhin: Die Zulieferer stärken sich bereits. Die Merck KGaA gab am Donnerstag den Kauf des Hamburger mRNA-Auftragsherstellers und -entwicklers Amptec bekannt. Damit baut Merck die Kapazitäten für Kunden aus, die mRNA unter anderem für Impfstoffe, Behandlungen und Diagnostika gegen Covid-19 einsetzen.

Wie die neuen Impfstoffe hergestellt werden und wo die Tücken sind, zeigen die vier Stufen:

1. Herstellung von mRNA

Die mRNA in den Impfstoffen enthält den Bauplan für ein spezielles Corona-Protein, das nach der Impfung die Immunabwehr des Menschen auslöst. Um die mRNA richtig zu programmieren, brauchen die Hersteller zunächst eine Blaupause für den Bau dieses Proteins. Dabei handelt es sich um DNA-Sequenzen des Coronavirus. Sie werden mit verschiedenen Stoffen in einem Bioreaktor vermischt. Der biochemische Prozess im Reaktor heißt RNA-Polymerase. Er sorgt dafür, dass der Botenstoff den richtigen Bauplan bekommt.

In diesem ersten Teil der Produktion dürften die Kapazitäten recht einfach zu erhöhen sein. Denn die benötigten Wirkstoffmengen sind wegen der niedrigen Dosierungen von 30 Mikrogramm (30 Millionstel Gramm) bei Biontech und 12 Mikrogramm bei Curevac vergleichsweise gering. Zudem läuft die Polymerase schnell ab.

2. Aufbereitung der mRNA

Nach der Produktion im Bioreaktor ist die mRNA noch längst nicht als Medikament nutzbar. Sie liegt zunächst nur in einem Gemisch mit anderen Substanzen und DNA-Resten vor. Die mRNA muss isoliert und von den Produktionsrückständen getrennt werden. Diesen Schritt haben Biontech und Pfizer teilweise an externe Partner vergeben. Dazu gehört insbesondere die mittelständische Firma Rentschler Bioscience mit Sitz im schwäbischen Laupheim. Curevac arbeitet dabei mit der Münchener Wacker Chemie zusammen.

Wie leicht die Kapazitäten auf dieser Ebene ausbaubar sind, ist schwer abzuschätzen. Verfahren zur RNA-Aufreinigung sind zwar im Prinzip etabliert, wurden in der Vergangenheit aber fast nur im Labormaßstab eingesetzt. Denn als echtes Massenprodukt spielte RNA bisher noch keine Rolle im Pharmamarkt.

3. Die Formulierung des Corona-Impfstoffs

Die aufgereinigte mRNA muss mit anderen Substanzen umgeben werden. Diesen Prozess bezeichnet man als Formulierung. Im Falle der mRNA-Impfstoffe geht es vor allem um eine schützende Molekül-Verpackung in Gestalt von speziellen Lipidmolekülen. Diese sogenannten Lipid-Nanopartikel (LNP) sollen die empfindliche mRNA stabil und sicher in die Körperzellen transportieren. Die Verpackung hilft auch dabei, dass die mRNA von den Körperzellen aufgenommen wird.

Biontech und Pfizer arbeiten dabei mit externen Partnern zusammen, darunter insbesondere der österreichischen Firma Polymun Scientific, die sich zu den führenden Spezialisten für Lipid-Formulierungen im Pharmabereich zählt. Curevac kooperiert mit kanadischen Firmen. Als Zulieferer von LNP ist auch die Essener Evonik aktiv.

Ein Ausbau der Produktion dürfte davon abhängen, inwieweit solche Partner ihre Kapazitäten kurzfristig erweitern können. Biontech hofft darüber hinaus, die Kapazitäten für Aufbereitung und Formulierung des Impfstoffs auch mit dem Umbau des von Novartis erworbenen Impfstoff-Werks in Marburg zu vergrößern.

4. Abfüllung und Verpackung

Den letzten Schritt der Herstellung bilden die Abfüllung und sterile Verpackung des Impfstoffs, sodass er an die Impfzentren in aller Welt ausgeliefert werden kann. Biontech und Pfizer nutzen dazu das Werk des US-Konzerns im belgischen Puurs. Die Erweiterung solcher Produktionsstätten ist nicht völlig trivial. Denn auch die Abfüllung und Verpackung müssen in Anlagen erfolgen, die vorher von Behörden zertifiziert werden. Da es aber Standardverfahren sind, könnte der Kapazitätsausbau auf dieser Stufe kein großes Problem darstellen.