Ärzte Zeitung online, 22.02.2017

Herstellungs-Prozess

Wie Enzyme nachgebaut werden

Die Herstellung von Enzymersatzprodukten ist sehr aufwendig. Diese werden von spezifischen Mikroorganismen oder in geeigneten Zelllinien nachgebaut.

Bei einem therapeutisch angewendeten Enzymersatz handelt es sich um große, hochkomplexe und empfindliche Biomoleküle, die bei falscher Handhabung, etwa wenn sie Hitze oder Kälte ausgesetzt sind, ihre Konformation und damit ihre biologische Aktivität ändern und ihre Wirkung verlieren können. Diese Moleküle müssen unverändert über das Blut zu den Zielzellen gelangen, dort über spezifische Rezeptoren aufgenommen und in der Zelle weiter zum Zielort, den Lysosomen, gelangen. Erst dort sollen sie ihre Wirkung entfalten und die pathologisch akkumulierten Substanzen abbauen.

Die Herstellung von Enzymersatzprodukten ist daher äußerst aufwendig. Sie können nicht chemisch synthetisiert werden, sondern werden von spezifischen Mikroorganismen oder in geeigneten Zelllinien nachgebaut. Zunächst wird dazu der genetische Bauplan für das humane Enzym in eine Wirtszelle, etwa Ovarialzellen des chinesischen Hamsters (CHO), humane, bovine oder murine Zellen transferiert. Diese übernimmt später die Enzymproduktion.

Die Wirtszellen werden geklont, um eine Masterzellbank zu generieren, für die die zuständige Arzneimittelbehörde eine Zulassung erteilt. Daraus werden wiederum Arbeitszellbanken hergestellt. Zellen aus diesen Arbeitszellbanken werden in großen Fermentern kultiviert. Die Zellen geben nun das therapeutische Protein in das Kulturmedium ab.

Dieses muss schrittweise aufgereinigt und biochemisch weiter bearbeitet werden, etwa um bestimmte Zuckermoleküle anzubauen, die die Endozytose in die Zielzelle ermöglichen. Für den Transport bedarf es auch einer stabilen Formulierung und Portionierung des Wirkstoffs.

Aus diesem komplexen Herstellungsprozess ergibt sich notwendigerweise, dass die gentechnisch hergestellten Wirkstoffe über den Herstellungsprozess charakterisiert sind – ein Unterschied zu synthetisierten Arzneimitteln, die über chemische und physikalische Parameter definiert sind. Die einzelnen Herstellungsschritte müssen deshalb detailliert definiert sein und werden über hunderte Parameter permanent kontrolliert. Ziel ist es, im Ergebnis weitgehend identisch wirksame Arzneimittelchargen zu erhalten und notwendige Sicherheitsstandards gewährleisten zu können. Die Produktion einer einzigen Charge kann Wochen oder Monate in Anspruch nehmen. (ner)

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