Antikörperinjektionen könnten mit einer neuen Produktionsmethode erschwinglicher werden

Antikörperinjektionen sind eine äußerst wünschenswerte Behandlung für Menschen mit chronischen Krankheiten wie Krebs, Psoriasis, Morbus Crohn und Arthritis. Und kürzlich wurden Antikörper in den Nachrichten als vielversprechende Behandlung für schwere Fälle von COVID-19 vorgestellt.

Der kostspielige, zeitaufwändige Herstellungsprozess zur Herstellung von Antikörpern verhindert jedoch, dass diese Behandlungen für die meisten Patienten zugänglich sind.

Andrew Zydney, Bayard D. Kunkle-Vorsitzender und Professor für Chemieingenieurwesen am Penn State, hat eine neue Methode zur Herstellung von Antikörpern identifiziert, die die Produktionskosten senken könnte. Seine Forschungsergebnisse wurden kürzlich in veröffentlicht Fortschritt in der Biotechnologie.

„Wenn man sich die Top 10 der meistverkauften Medikamente ansieht, gehören nach Jahresumsatz acht zur Kategorie der monoklonalen Antikörper“, sagte Zydney. „Und jedes Jahr geben Einzelpersonen und Versicherungsunternehmen mehr als 100 Milliarden US-Dollar für Antikörper aus, wobei die Kosten für die Behandlung eines einzelnen Patienten häufig über 50.000 US-Dollar liegen. Bei der Behandlung einer wachsenden Anzahl von Krankheiten besteht nach wie vor ein großer ungedeckter Bedarf an diesen Produkten.“

Das als Proteinfällung bekannte neue Proteinreinigungsverfahren von Zydney umfasst die Zugabe von Zinkchlorid und Polyethylenglykol, einem wasserlöslichen Polymer, zu einer Lösung, die den Antikörper enthält. Dadurch fällt der Antikörper aus, so dass die Verunreinigungen abgewaschen werden können.

Obwohl das Fällungsverfahren seit 70 Jahren in der Blutplasmaverarbeitung angewendet wird, wurde es laut Zydney nie für die kommerzielle Herstellung von Antikörpern verwendet.

„Ausfällen bedeutet, aus einer Lösung in fester Form herauszukommen“, sagte er. „Wenn Sie beispielsweise Salz in warmes Wasser geben, löst es sich auf. Wenn Sie jedoch viel Salz in kaltes Wasser geben, bleibt ein Teil dieses Salzes als feste Kristalle zurück. Auf die gleiche Weise lösen sich Proteine ​​normalerweise in einer Lösung auf. aber Sie können bestimmte Bedingungen finden, unter denen sie als fest herauskommen. “

Zydney erklärte, dass das bei der Fällung verwendete Zinkchlorid ein einfaches Salz ist, was es viel billiger macht als andere Reinigungsmethoden. Dies spart auch Zeit, da in kurzen Zeiträumen große Mengen an Proteinen gewonnen werden können.

Gegenwärtig werden Antikörper unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, das als Protein A-Affinitätschromatographie bezeichnet wird, wobei der Antikörper an Protein A bindet, das in einer Chromatographiesäule immobilisiert ist. Die Verunreinigungen können von dem gebundenen Antikörper abgewaschen werden, wonach der pH-Wert eingestellt wird, um das gereinigte Antikörperprodukt zu gewinnen. Eine einzelne Protein A-Chromatographiesäule kann mehr als 10 Millionen US-Dollar kosten.

„Das ist nur ein Schritt im aktuellen Herstellungsprozess und macht die Herstellung von Antikörpern so teuer“, sagte Zydney. „Alle großen Biotechnologieunternehmen spielen in diesem Bereich eine große Rolle.“

Der Fällungsprozess macht den kostspieligen Chromatographieprozess überflüssig, da Antikörper direkt aus der Lösung durch Filtration durch Hohlfasermembranen gereinigt werden.

„Was wir in unserer Forschungsgruppe tun, ist relativ klein“, sagte er. „Der Fällungsprozess kann jedoch leicht skaliert werden, sodass biopharmazeutische Unternehmen möglicherweise kostengünstigere Antikörper für die Patienten herstellen können, die sie benötigen.“

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Todd Przybycien, Professor für Chemieingenieurwesen und Biotechnik am Rensselaer Polytechnic Institute, trug zu dieser Forschung bei.

Das Förderprogramm der National Science Foundation für die akademische Verbindung mit der Industrie (GOALI) unterstützte diese Arbeit. Im Rahmen des Stipendiums arbeitete die Forschungsgruppe von Zydney mit Boehringer Ingelheim zusammen, einem großen biopharmazeutischen Unternehmen, das Antikörper herstellt.

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