Die Idee hinter der Guillotine ist folgende: Wenn Sie jemanden hinrichten wollen, können Sie dies auch effizient und menschlich tun, zumindest nach Maßstäben des 18. Jahrhunderts. Die Enthauptung der Verurteilten mit einer Axt oder einem Schwert kann einige Schwünge erfordern - inakzeptabel, um in einer "zivilisierten" Gesellschaft Gerechtigkeit zu üben. Die Guillotine hingegen ist ausgesprochen chirurgisch, eine pervers methodische Methode, um ein Leben zu beenden.
Jetzt werden Mücken auf der Suche nach einem Impfstoff gegen Malaria, an dem 2016 440.000 Menschen starben, genauso behandelt. Um einen Impfstoff für den Masseneinsatz herzustellen, muss das Biotech-Unternehmen Sanaria die Speicheldrüsen enthaupten und herausschneiden, die die Malaria enthalten Parasiten verursachend, für jede einzelne Mücke - von Hand. Um diesen mühsamen Prozess zu beschleunigen, haben sie gemeinsam mit Medizinrobotern der Johns Hopkins University eine Moskito-Guillotine entwickelt, mit der Techniker 30 Insekten gleichzeitig enthauptet können. Dies ist ein erster Schritt in Richtung des Endziels einer vollautomatisierten Roboter-Guillotine, die Sanaria dabei helfen könnte, diesen schwer fassbaren wirksamen Malaria-Massenimpfstoff herzustellen.
Trotz jahrzehntelanger Arbeit ist ein Malaria-Impfstoff immer noch nicht weit verbreitet. Der erste Grund ist der komplexe Lebenszyklus der Malaria verursachenden Mikrobe Plasmodium falciparum. Im Gegensatz zu Bakterien oder Viren, die in der Regel relativ einfache Lebenszyklen aufweisen, entwickelt sich dieser Protozoen-Parasit sowohl bei Mücken als auch beim Menschen. Die Herausforderung besteht insbesondere darin, auf den Parasiten eines bestimmten Zelltyps abzuzielen, bevor er in einen anderen eindringt - beispielsweise von der Leber zu den roten Blutkörperchen -, da jedes Stadium kurz ist.
"Wir haben keine Impfstoffe gegen Parasiten, die von Menschen in großem Umfang eingesetzt werden", sagt Ashley Birkett, Direktor der PATH-Malaria-Impfstoffinitiative, die an dieser Studie nicht beteiligt war. "Sie sind extrem komplex."
Zweitens besteht die Idee hinter einem Impfstoff darin, das körpereigene Immunsystem zur Bekämpfung eines Eindringlings zu ermutigen. Ein Grippeimpfstoff verwendet beispielsweise eine deaktivierte Version des Virus, um Ihren Körper dazu zu bringen, die Produktion von Antikörpern zu steigern, wodurch Sie vor dem echten Grippevirus in freier Wildbahn geschützt werden. Bei dem Malariaparasiten stellen die Forscher jedoch fest, dass die Immunantwort, die Sie zum Schutz gegen diesen Parasiten benötigen, weitaus höher ist als bei einem Bakterien- oder Virusimpfstoff.
"In einigen Fällen sprechen wir über um Größenordnungen höhere Immunantworten", sagt Birkett. Die Schutzreaktionen dauern möglicherweise nur sechs Monate. "Eine der wichtigsten Herausforderungen bei der Entwicklung effektiverer Malaria-Impfstoffe besteht darin, zu verstehen, wie wir Immunantworten auslösen können, die so lange anhalten können, dass sie über viele Jahre hinweg einen hohen Schutz bieten."
Trotz all dieser Herausforderungen wurde ein vielversprechender Malaria-Impfstoff namens RTS, S von GSK in Afrika getestet. Es wird ein einzelnes Protein aus dem Parasiten verwendet, von dem angenommen wird, dass es die Produktion von Antikörpern induziert, die verhindern, dass der Parasit in die Leberzellen eindringt, in denen der Teufel reift. In einer Gruppe von Kindern zwischen 5 und 17 Monaten reduzierte RTS, S die Malaria um etwa 40 Prozent, was bedeutet, dass bis zu 4 von 10 Malariafällen verhindert werden können. Dementsprechend koordiniert die Weltgesundheitsorganisation jetzt eine Piloteinführung des Impfstoffs, die voraussichtlich rund eine Million Kinder in Ghana, Kenia und Malawi erreichen wird.
Was Sanaria entwickelt, ist ein bisschen anders. Anstatt ein einzelnes Protein des Parasiten zu verwenden, verwenden sie ganze Parasiten - die mit mehr als 5.000 Proteinen geliefert werden -, die mit geringen Strahlungsdosen deaktiviert wurden. Es wird angenommen, dass der Sanaria-Impfstoff PfSPZ Killer-T-Zellen auslöst, die die Parasiten im menschlichen Körper angreifen, während sie sich in der Leber entwickeln. In einer 2017 veröffentlichten Studie in Mali, das von Malaria heimgesucht wurde, stellten die Forscher fest, dass 66 Prozent der erwachsenen Teilnehmer, denen der Impfstoff verabreicht wurde, immer noch eine Malariainfektion entwickelten, verglichen mit 93 Prozent der Teilnehmer, die ein Placebo erhielten. (Malaria-Impfstoffexperten warnen davor, dass es schwierig ist, die Wirksamkeit eines Impfstoffs direkt mit der eines anderen zu vergleichen, da sich die Testorte und die Teilnehmerpopulationen unterscheiden.)
Für die Herstellung von PfSPZ, das sich derzeit in Phase zwei der klinischen Studien befindet, werden ganze Parasiten benötigt. Dementsprechend sind die Techniker von Sanaria in der heiklen Operation, der manuellen Mückendissektion, bestens geschult. „Nacheinander fassen wir jede Mücke am Bauch, trennen dann den Kopf vom Körper und drücken die Drüsen heraus“, sagt Sumana Chakravarty, Sanarias Geschäftsführer für Impfstoffextraktion, Immunologie und Modellsysteme. "Durch dieses Zusammendrücken wird nur sichergestellt, dass die Drüse und das unmittelbare umgebende Material aus der Mücke austreten, in der sich unsere kostbaren Parasiten befinden, aber sonst nichts."
Diese Moskito-Chirurgen trainieren sechs Stunden am Tag, drei Tage die Woche und zwei Monate lang, um die Kunst zu beherrschen. Als Sanaria die Impfstoffkampagne startete, konnte ein Sezierer pro Stunde Parasiten von etwa 60 Mücken abziehen. Nach all dem Training haben sie Leute, die durchschnittlich 300 Mücken pro Stunde können.
Eine sogar teilweise Automatisierung des Prozesses würde diese Rate theoretisch noch weiter steigern. Dies ist umso wichtiger, wenn man bedenkt, dass für die Herstellung einer Dosis des PfSPZ-Impfstoffs eine Mücke erforderlich ist. Weltweit sind 3, 2 Milliarden Menschen Malaria ausgesetzt, und jährlich erkranken rund 200 Millionen Menschen an der Krankheit.
Das bringt uns zur Mücken-Guillotine. „Wir hatten die Idee, dass man, wenn man Mücken in diese Patronen einsortieren könnte, wenn sich die Mücke in einer Patrone mit Kopf und Hals und Brustkorb in genau definierten Positionen befand, vielleicht alle Köpfe auf einmal abschneiden und zusammendrücken könnte die Drüsen auf einmal und sammeln sie dann “, sagt Russ Taylor, Ingenieur an der Johns Hopkins University, der an der Entwicklung des Systems mitgewirkt hat. Dies hat einen großen Einfluss auf die Zeit, die für die Ausbildung der Techniker benötigt wird: Bei der manuellen Präparation dauert es zwischen 60 und 120 Stunden, bis die 300-Mücken-pro-Stunde-Rate erreicht ist. Mit dem Gerät sind es eher 4 bis 6 Stunden Training.
Ist also kein Arbeitsplatz vor der Übernahme durch den Roboter sicher? Nun, so funktioniert Automatisierung nicht, besonders in diesem Zusammenhang. In naher Zukunft übernehmen Roboter möglicherweise eher Teile Ihrer Arbeit. Denken Sie an das Textverarbeitungsprogramm: Durch die Einführung wurden die Mitarbeiter produktiver und nicht entlassen. Dasselbe Prinzip gilt für die Moskito-Guillotine: Der Mensch ist immer noch auf dem Laufenden und wird es wahrscheinlich immer zu einem gewissen Grad sein. "Unser Ziel ist es, es perfekt zu machen. Wenn wir also den Robotik-Ansatz einführen, können wir wirklich loslegen", sagt Steve Hoffman, CEO und Chief Scientific Officer von Sanaria.
