Neue COVID-19-Impfstoffe profitieren von bewährter Temperaturüberwachung

Die aktuelle COVID-19-Pandemie hat die Entwicklung, die Lagerung und den Vertrieb von Impfstoffen akut in den Fokus gerückt.  Die ordnungsgemäße Lagerung bzw. der Vertrieb der Impfstoffe ist eine Schlüsselkomponente zur Bekämpfung des Virus und zur Rettung von Menschenleben. Wie bei jedem temperaturempfindlichen Arzneimittel oder biologischen Produkt kann die Lagerung bei falschen Temperaturen die Qualität, Sicherheit und Wirksamkeit des Produkts beeinträchtigen.

Verbindungen in der Kühlkette

Die gesetzlichen Anforderungen für Lagerung und Vertrieb eines temperaturempfindlichen Arzneimittels oder Impfstoffs umfassen drei grundlegende Bereiche.  Zunächst sind Stabilitätsprüfungen erforderlich, um die geeigneten Lagerungstemperaturen zur Erhaltung der Produktwirksamkeit zu bestimmen.  In der Regel werden Stabilitätsprüfungen bei üblichen Temperaturen durchgeführt, einschließlich Umgebungstemperatur (15 bis 25 °C), Kühltemperatur (2 bis 8 °C) und Gefriertemperatur (≤ −20 °C). Diese Temperaturen entsprechen üblicherweise den Bedingungen, denen Arzneimittel in der Lieferkette ausgesetzt sind. Stabilitätsprüfungen werden eingesetzt, um die Verfallsdaten für Produkte zu definieren.

Zweitens wird das Produkt bei geeigneten Temperaturen unter Verwendung von Geräten gelagert, von denen durch Tests nachgewiesen wurde, dass sie in der Lage sind, die erforderlichen Temperaturen aufrechtzuerhalten.  Mein erster Job in der Biotechnologie vor 24 Jahren war die Qualifizierung von Gefrierschränken durch Validierung. Wenn der Gefrierschrank die Validierung bestanden hat, wurde er als qualifiziert für die Lagerung temperaturgeregelter Arzneimittel angesehen.

Der dritte gesetzlich vorgeschriebene Schritt ist die Überwachung der Lagerungsumgebungen, um Notfälle zu erkennen, die laufende Leistung zu überprüfen und die Einhaltung der Vorschriften für Regulierungsbehörden nachzuweisen.  Hier kommt häufig das kontinuierliche Überwachungssystem viewLinc von Vaisala als automatisierte und effiziente Lösung zum Einsatz, um die verschiedenen temperaturgeregelten Umgebungen überwachen zu können.  Diese drei Schritte – Stabilitätsprüfung, Qualifizierung und Überwachung – bilden die Grundlage für den Schutz temperaturempfindlicher Arzneimittel und Impfstoffe während der Herstellung und Lagerung.

Neue Impfstoffe gegen COVID-19

Die meisten Impfstoffe müssen innerhalb weniger Grad (plus oder minus) ihrer idealen Temperatur gelagert werden. Klassische Impfstoffe mit abgeschwächten oder inaktiven Viren müssen normalerweise in Kühlschränken zwischen 2 und 8 °C gelagert werden.  Dies ist bei AstraZeneca- und Johnson & Johnson-Impfstoffen der Fall, die einen DNA-Strang nutzen, der in einem harmlosen Adenovirus eingebunden ist.  Die ersten beiden für COVID-19 entwickelten Impfstoffe verwenden jedoch eine neuartige Impfstofftechnologie mittels mRNA (Botenstoff-RNA).  Obwohl mRNA seit 1961 erforscht wurde und sowohl „Nature“ als auch „The Journal of Molecular Biology“ in diesem Jahr darüber berichteten, sind die COVID-19-Impfstoffe von Pfizer und Moderna die ersten mRNA-basierten Impfstoffe, die für eine breite Anwendung zugelassen sind.

Im Jahr 2018 veröffentlichte „Nature“ den Artikel „mRNA vaccines – a new era in vaccinology“. Die Studie zeigte auf, dass, wenn mRNA in ein Tier injiziert wird, die Zellen dieses Tieres ein gewünschtes Protein produzieren, das eine Immunreaktion auslöst. Anfänglich war bekannt, dass mRNA-Impfstoffe leicht abgebaut werden und häufig vom Immunsystem zerstört wurden. Im Jahr 2005 schlugen Forscher*innen Möglichkeiten vor, um mRNA-Moleküle mithilfe einer Lipidhülle zu stabilisieren. Die Forschung an mRNA-Impfstoffen ging bis zur COVID-19-Pandemie nur langsam voran. Das Auftreten dieses neuartigen Coronavirus verstärkte die Forschungsanstrengungen wie nie zuvor, um eine schnelle und wirksame Lösung zu schaffen.

Herkömmliche Impfstoffe injizieren ein Antigen, in der Regel eine inaktive oder abgeschwächte Version eines Virus.  Ein mRNA-Impfstoff injiziert mRNA-Anweisungen, um einen Teil des Antigens aufzubauen, und die Zellen in der geimpften Person erzeugen die erforderlichen Antigenproteine.  Sobald sich die Antigenproteine im Körper aufgebaut haben, kann das Immunsystem Antikörper produzieren, die das Rückgrat unserer Immunreaktion auf eine Virusinfektion bilden.  So schützt ein Impfstoff vor einem tatsächlichen Virus.

Lagerungslösungen für Impfstoffe

Trotz der Arbeit, die geleistet wurde, um mRNA-Impfstoffe durch Lagerung in kleinen Lipidhüllen zu stabilisieren, bleiben die mRNA-Moleküle relativ empfindlich.  Aus diesem Grund müssen die COVID-19-mRNA-Impfstoffe bei viel kälteren Temperaturen gelagert werden als herkömmliche Impfstoffe.  Der Moderna-Impfstoff muss zwischen −15 und −25 °C gelagert werden, während für den Pfizer-Impfstoff extrem niedrige Temperaturen zwischen −60 und −80 °C notwendig sind.  Je extremer die Temperatur ist, desto schwieriger ist es, diese aufrechtzuerhalten, und desto kritischer ist es, die Umgebung mit Empfindlichkeit und Genauigkeit zu überwachen.

Der Vertrieb von Impfstoffen ist selbst bei Standardimpfstoffen und relativ stabilen Impfstoffen komplex. Der Weg vom Hersteller zur Klinik für ein temperaturempfindliches Produkt wird als Kühlkette bezeichnet.  Diese Kühlkette verfügt über statische Lagerungsanwendungen, in denen das Produkt gelagert wird, z. B. in einem Lager. Es gibt dynamische Lagerungsanwendungen in Kühlketten, in denen das Produkt befördert wird, z. B. in einem temperaturgeregelten Lkw oder einem anderen Versandbehälter.  Beide Arten von Lagerung, statisch und dynamisch, haben spezifische Überwachungsherausforderungen.

Das kontinuierliche Überwachungssystem viewLinc von Vaisala wird weltweit in statischen Kühlkettenanwendungen wie Lagern, Ladedocks und Apotheken eingesetzt. Das System überwacht die Umgebungsbedingungen und erfasst und schützt unveränderliche Daten zu Zeit, Temperatur und Standort der Impfstoffe.

Kritische Kühlketten erfordern zuverlässige Überwachung

Jetzt, da COVID-19-Impfstoffe von Herstellern zur öffentlichen Verabreichung geliefert werden, wird die genaue Überwachung sowohl statischer als auch dynamischer Verbindungen in globalen Kühlkettenanwendungen genauer als je zuvor geprüft.  Vaisala bietet seit über 80 Jahren Messlösungen an. Unsere Sensoren werden derzeit für genaue und stabile Messungen im Mars Exploration Program und von den weltweit führenden Pharma- und Biotechnologieherstellern verwendet. Der sichere Vertrieb neuer Impfstoffe ist eine der komplexesten logistischen Herausforderungen, mit denen wir jemals auf diesem Planeten konfrontiert waren. Vaisala ist stolz darauf, den Vertrieb der COVID-19-Impfstoffe zu unterstützen. So sind Hersteller, Händler und Apotheken in der Lage, ihre Lagerungs- und Produktionsumgebungen zu überwachen.