Medische behandelingen verbeteren met op eiwitten gebaseerde geneesmiddelen en vaccins

Als u de term farmaceutica hoort, denkt u misschien aan pillen met complexe chemische formules. Denk aan de pijnstillers of medicijnen tegen hoge bloeddruk die op de planken van veel medicijnkastjes staan. Geneesmiddelen met chemische ingrediënten komen nog steeds veel voor, maar steeds meer geneesmiddelen worden gemaakt van suiker, eiwitten of levende cellen. Deze biofarmaceutica, ook bekend als biologische geneesmiddelen, kunnen worden voorgeschreven voor sommige ziekten waarvoor geen effectieve behandeling bestaat. Vaak hebben ze minder bijwerkingen dan traditionele, chemische medicijnen. Ontdek hoe Solventum helpt om deze behandelingen gemakkelijker beschikbaar te maken.

We spraken met twee experts van ons biofarmaceutische zuiveringsteam: Jonathan Hester, Ph.D., een onderzoekswetenschapper, en Alexei Voloshin, een Application Engineer, om meer te weten te komen over biofarmaceutica, waaronder op eiwitten gebaseerde geneesmiddelen en vaccins. Ze leggen uit waarom het productieproces zo belangrijk is (tip: het heeft alles te maken met zuiverheid) en hoe we farmaceutische bedrijven helpen om de gezondheidszorg vooruit te helpen met baanbrekende nieuwe medische behandelingen.

Biologische geneesmiddelen uitgelegd

De mensheid heeft een lange geschiedenis van zoeken naar medicinale opties om aandoeningen te behandelen. Zelfs arsenicum werd ooit gebruikt voor medische doeleinden. Maar naarmate de medische wetenschap vorderde, namen ook de verwachtingen over de effectiviteit en veiligheid van deze behandelingen toe. 

De huidige traditionele behandelingen zoals paracetamol en ibuprofen zijn voorbeelden van op chemicaliën gebaseerde geneesmiddelen die worden gebruikt om aandoeningen zoals spierpijn te behandelen. Ze zijn doorgaans effectief, maar hebben vaak bijwerkingen. "Ze kunnen niet precies bepalen hoe ze het lichaam beïnvloeden. Ibuprofen kan je maagslijmvlies en andere weefsels aantasten", zegt Alexei. Chemotherapie, een andere traditionele behandeling, kan de kanker doden, maar het kan ook de rest van je lichaam beschadigen, voegt hij eraan toe. 

Biofarmaceutische technologie maakt gebruik van meer geavanceerde moleculen zoals eiwitten, nucleïnezuren en cellen. "Door de unieke combinatie van werkzame kracht, selectiviteit en veiligheid kan deze klasse van geneesmiddelen een effectieve behandeling bieden voor ernstige aandoeningen zoals kanker, artritis en colitis ulcerosa", zegt Alexei. "Biofarmaceutische technologie is pas begonnen om de verwachtingen van de kwaliteit van leven van de samenleving als geheel fundamenteel te veranderenl." 

Biofarmaceutica lopen voorop bij de behandeling van levensbedreigende en levensveranderende aandoeningen met een maximale werkzaamheid en veiligheid. En hun verhaal begint nog maar net.

Alexei Voloshin

Een voorbeeld dat u waarschijnlijk wel kent, zijn de huidige ultramoderne COVID-19-vaccins, die het resultaat zijn van moderne biotechnologie. Deze aanpak hielp de snelheid van de ontwikkeling van deze vaccins mogelijk te maken.

De belofte van geneesmiddelen en vaccins op basis van eiwitten

Jarenlang zijn vaccins ontwikkeld met behulp van geïnactiveerde virussen. Wanneer deze verzwakte virussen aan een patiënt worden toegediend, stimuleren ze een immuunrespons in het lichaam om bescherming te bieden tegen toekomstige infecties met dat virus. Deze aanpak wordt nog steeds effectief gebruikt voor de griep, waterpokken, mazelen en de bof, maar vereist dat wetenschappers virussen kweken in een laboratorium, wat maanden kan duren.

In de afgelopen jaren hebben onderzoekers vaccins ontwikkeld met behulp van gezuiverde eiwitten, die mogelijk zijn gezuiverd met Solventum-technologie, om te voorkomen dat het virus zich hecht aan en binnendringt in menselijke cellen. Deze vaccins kunnen sneller worden ontwikkeld zonder de risico's die gepaard gaan met het gebruik van een levend virus. Op eiwitten gebaseerde vaccins zijn onder andere HPV, gordelroos, hepatitis B en COVID-19. 

Deze op eiwitten gebaseerde biologische geneesmiddelen worden ook gebruikt om ziektes te behandelen. “Enkele van de meest veelbelovende geneesmiddelen op dit moment zijn die op basis van eiwitten”, zegt Jonathan. “Farmaceutische bedrijven maken eiwitmedicijnen door een cel, gewoonlijk een zoogdiercel, genetisch te modificeren om het eiwit te maken.”

Hij legt uit dat gemanipuleerde cellen dagen of een paar weken in een cultuur worden gekweekt. Na die tijd hebben ze een vloeistof die het op eiwitten gebaseerde geneesmiddel bevat dat de cellen hebben gemaakt, maar het bevat ook de cellen, resten van dode cellen en allerlei andere eiwitten die door de cellen zijn geproduceerd.

Een kijkje in het proces: Hoe op eiwitten gebaseerde biologische geneesmiddelen worden geproduceerd

Zodra de biofarmaceutische fabrikant de vloeistof heeft geoogst, moeten ze het geneesmiddel-eiwit isoleren uit celfragmenten, uit andere eiwitten die de cellen hebben gemaakt en ook uit DNA en andere verontreinigingen. Het is meestal een proces van 15 tot 20 stappen om het geneesmiddel-eiwit in een zuivere vorm te isoleren.

“Biologische geneesmiddelen worden geïnjecteerd, dus ze moeten heel zuiver zijn,” zegt Alexei. Wanneer een pil of vloeistof wordt ingenomen, helpt het spijsverteringsstelsel bij het verwijderen van verontreinigingen. Met geneesmiddelen die in de bloedbaan terechtkomen, is die barrière er niet meer.

Biologische geneesmiddelen zijn ook relatief kwetsbaar in tegenstelling tot synthetische stoffen. “Als je ze manipuleert, kun je hun werkzaamheid verminderen of tenietdoen”, voegt Alexei toe. “Je kunt ze niet verhitten, behandelen met een hoge pH-waarde of blootstellen aan pure stress. Het proces om deze geneesmiddelen te zuiveren zonder ze te beschadigen is dus complexer dan bij synthetische geneesmiddelen.” 

Hoe we productie-uitdagingen aanpakken

Solventum helpt fabrikanten door slimme materialen te gebruiken om het aantal stappen te verminderen en zuiveringsstappen betrouwbaarder te maken. Ons werk kan farmaceutische bedrijven helpen om minder tijd te besteden aan de ontwikkeling van zuiveringsprocessen, waardoor vaccins uiteindelijk sneller bij de patiënt terechtkomen. 

“Elk product heeft een specifiek productieproces”, zegt Jonathan. “Ons doel is om het proces voor onze klanten te verkorten - om het aantal stappen te vereenvoudigen en te verminderen en hen te helpen om sneller door klinische proeven te komen en uiteindelijk om zuinigere en productievere productieprocessen te hebben voor de succesvolle medicijnen.”

Wanneer we onze klanten bezoeken, krijgen we een idee van de manier waarop onze zuiveringsproducten bijdragen aan het verbeteren en redden van levens.

Jonathan Hester

Een van onze technologieën, de 3M™ Emphaze™ AEX Hybrid Purifier, is ontwikkeld ter vervanging van een eenvoudig filter dat celdeeltjes en celresten verwijdert. Tijdens de ontwikkeling hiervan, veronderstelden wetenschappers dat het ook oplosbare verontreinigingen zou kunnen verwijderen en dat er maar één apparaat nodig was dat twee dingen tegelijk kon doen. Twee processtappen zijn nu één met deze zuiveraar. De basistechnologie is nu uitgebreid met een tweede product, 3M™ Harvest RC, dat helemaal aan het begin van het zuiveringsproces staat. Het verwijdert dezelfde oplosbare verontreinigingen terwijl het ook voorzichtig hele cellen verwijdert door eraan vast te kleven, in plaats van ze op de meer typische manier te verwijderen door de vloeistof simpelweg door poriën te persen die kleiner zijn dan de cellen. Door er voorzichtig aan te blijven kleven, wordt de benodigde druk verminderd en wordt celbreuk geminimaliseerd, zodat hun interne verontreinigingen beter binnenin de cellen blijven en met de volledige cellen worden verwijderd. Feedback sturen

Hoe de zuiveringstechnologie werkt

Niet-geweven materialen (eenvoudig gezegd, een mat van vezels) vormen de sleutel tot een aantal zuiveringstechnologieën van Solventum. Ze worden aangepast voor zuivering door positief geladen polymeren te enten op een niet-geweven materiaal om een materiaal te maken dat werkt als een filter, en tevens ook negatief geladen deeltjes en moleculen bindt. De eiwitten die we willen behouden zijn meestal positief geladen en de meeste verontreinigingen zijn negatief geladen. 

Wanneer het eiwitproduct door het filter gaat, blijven de negatief geladen verontreinigingen, zoals cellen, stukjes cel en opgeloste verontreiniging zoals DNA, eraan kleven. Dit helpt in de eerste plaats bij het verkrijgen van een zuiverder product en zorgt voor een consistentere vloeistofkwaliteit tijdens het hele proces.

Door DNA eerder in het zuiveringsproces te verwijderen, wordt een volgend scheidingsproces ook veel effectiever. Voor veel klanten leidt dit tot een verkorting van de verdere stappen en verhoogt het tevens de opbrengst van het geneesmiddel. 

Werk dat voldoening biedt: oplossingen ontwerpen die de gezondheid voor iedereen kan helpen verbeteren

Het verminderen van processtappen en het verhogen van de productiviteit kan helpen om potentieel levensreddende behandelingen beter beschikbaar te maken. Bovendien kan het kosten verlagen. 

Jonathan merkt op dat COVID-19 inzicht gaf in wat mensen met een ziekte doormaken: wachten en hopen op een genezing of een behandeling. "Weten dat we werken aan het versnellen van de ontwikkeling van deze behandelingen motiveert iedereen in onze groep", zegt hij. "Onze biofarmaceutische klanten hebben echt moeilijke problemen op te lossen, en onze mensgerichte wetenschap kan levens ten goede veranderen."