Kein Folientitel - Pharmazeutische Zeitung
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Gentechnik und Arzneimittel Theodor Dingermann 2. GEHE Forum Pharmaceuticum GEN-ial? Welche Chancen und Risiken birgt die Entschlüsselung des menschlichen Genoms? 16.6.2001 Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Informationsinhalt und Interaktionsmechanismen zwischen Nukleinsäuren sind UNIVERSELL Mensch Phage Bakterium Maus ACGT Protozoon Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Fisch Pflanze Die Kontrolle des Abrufens der genetischen Information ist SPEZIFISCH Mensch Phage Bakterium Protozoon Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Maus Fisch Pflanze Herstellung eines rekombinanten Proteins Zielorganismus Kontrollregionen Quellorganismus Informationseinheit "genetic engineering" Transgener Organismus Extraktion und Reinigung Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main DNA-rekombinationstechnisch hergestellte Produkte Producta ab ADN recombinante Definition DNA-rekombinationstechnisch hergestellte Produkte werden durch genetische Modifikation hergestellt, bei der die kodierende DNA für das benötigte Produkt gewöhnlich mit Hilfe eines Plasmids oder viralen Vektors in einen geeigneten Mikroorganismus oder eine geeignete Zellinie eingeführt wird, in denen diese DNA exprimiert und in Protein translatiert wird. Das gewünschte Produkt wird dann durch Extraktion und Reinigung gewonnen. Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Verwendete Produktionszellen Escherichia coli Saccharomyces cerevisiae CHO-Zellen BHK-Zellen Mäusezelllinien Myelomzellen murin-humane Hybridomzellen Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main E. coli oder Hefe einfach, nicht glykosyliert Proteine komplex, glykosyliert CHO-Zellen oder BHK-Zellen Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Gentechnisch hergestellte Arzneimittel Hormone Enzyme Gerinnungsmodulatoren Zytokine Impfstoff(e) Antikörper Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Hormone Humaninsuline / Hypoglykämika Berlinsulin® Humaninsulin E. coli Huminsulin® Humaninsulin E. coli Insuman® Humaninsulin E. coli Insulin Actrapid® Humaninsulin S. cerevisiae NovoRapid® Insulin aspart S. cerevisiae Insulin glargine E. coli Insulin lispro E. coli Glucagon S. cerevisiae Lantus® Humalog 100 GlucaGen® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Insulin-Analoga A-Kette H2 N G I V 10 E Q C C T S I 20 C S L Y Q L E N Y 10 H2 N F V N Q H L C G S H C N Humaninsulin COOH 20 L V E A L Y L V C S L Y Q L E N Y L V E A L Y L V 30 C G E R G F F Y T P K T COOH B-Kette 10 E Q H2 N G I V H2 N F V N Q T S C G S C C I 20 N COOH C G E R G 10 H L H G I V E Q C C T S I F V N Q H2 N G I V H2 N F V N Q H L C G S H C S L Y Q L E N Y T S C G S C C I L V E A L Y L V C S L Y Q L E N Y L Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main H C N Y T K P T L V E A L Y L V C G E C G 30 R G F F Y T D K T COOH Insulin glargine COOH 20 C G E COOH Insulin aspart COOH 20 10 H F 20 10 E Q 30 F 20 10 H2 N Insulin lispro 20 10 H2 N C 30 R G F F Y T P K T R R COOH Hormone Hypophysenhormone • Wachstumshormon Genotropin® Somatropin E. coli Humatrope® Somatropin E. coli Norditropin® Somatropin E. coli Zomacton® Somatropin E. coli Saizen® Somatropin Mäusezelllinie C 127 Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Hormone Hypophysenhormone Gonal-F® r-Follitropin alpha, r-hFSH CHO-Zellen Puregon® r-Follitropin beta, recFSH CHO-K1-Zellen Luveris® Lutropin alfa, r-LH CHO-Zellen r-Choriogonadotropin alfa CHO-Zellen Ovidrelle® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Hormone Antianämika Erypo® Epoetin alfa CHO-Zellen Recormon® / NeoRecormon® Epoetin beta CHO-Zellen Darbepoetin beta CHO-Zellen Calcitonin E. coli Thyrotropin alfa CHO-Zellen Aranesp® / Nespo® Sonstige Forcaltonin® Thyrogen® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Enzyme Wirkstoff zur Behandlung der cystischen Fibrose Pulmocyme® Dornase alfa, DNase CHO-Zellen Wirkstoff zur Behandlung des Fabry-Syndroms Fabrazyme® Agalsidase beta CHO-Zellen Replagal® Agalsidase alfa Humanzelllinie Wirkstoff zur Behandlung der Typ I Gaucher-Krankheit Cerezyme® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Imiglucerase CHO-Zellen Cerezyme® (Imiglucerase) N GlcNAc GlcNAc GlcNAc GlcNAc GlcNAc GlcNAc Galactose Sialinsäure Mannose GlcNAc Galactose Sialinsäure Neuraminidase Mannose GlcNAc Galactose Mannose GlcNAc Galactose Mannose Galactose N GlcNAc Mannose Sialinsäure N Mannose ß-Galactosidase Mannose GlcNAc Mannose GlcNAc Mannose GlcNAc ß-N-Acetylglucosaminidase Mannose N GlcNAc GlcNAc Mannose Mannose Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Gerinnungsmodulatoren Antikoagulantien Refludan® Lepirudin S. cerevisiae Revasc® Desirudin S. cerevisiae Alteplase, tPA CHO-Zellen Reteplase E. coli Tenecteplase TNK-tPA CHO-Zellen Fibrinolytika Actilyse® Rapilysin® / Ecokinase® Tenecteplase® / Metalyse® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Gewebeplasminogenaktivator (tPA) KRINGEL-2 Labile Stelle KRINGEL-1 FINGER EGF 1 Prof. Theodor Dingermann NH2 Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main 527 COOH SERIN PROTEASE Rapilysin® (Reteplase) KRINGEL-2 Labile Stelle 1 NH2 Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main 355 COOH SERIN PROTEASE Tenecteplase (TNK-tPA) KRINGEL-2 Labile Stelle Lys-His-Arg-Arg KRINGEL-1 Ala-Ala-Ala-Ala Asn Gln Thr FINGER Asn EGF 1 Prof. Theodor Dingermann NH2 Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main 527 COOH SERIN PROTEASE Gerinnungsmodulatoren Blutgerinnungsfaktoren • Faktor VIII Kogenate® Blutgerinnungsfaktor VIII BHK-Zellen Helixate® Blutgerinnungsfaktor VIII BHK-Zellen Rekombinate® Blutgerinnungsfaktor VIII CHO-Zellen Bioclate® Blutgerinnungsfaktor VIII CHO-Zellen ReFacto® Moroctocog alfa CHO-Zellen Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Faktor VIII mögliche Glykosylierungsstellen Sekretion H2 N A1 A2 B C2 Primärtranskript (2332 Aminosäuren) H2 N H2 N Aktivierung C1 Proteolyse A1 A2 B A3 COOH schwere Kette Ca2+ C1 C2 leichte Kette COOH Proteolyse durch Thrombin 50 kDa 43 kDa Ca2+ 73 kDa Inaktivierung A3 Proteolyse durch Thrombin, aktivierten Faktor X, aktiviertes Protein C 45 kDa 43 kDa Ca2+ 62 kDa Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main B maximale Gerinnungsaktivität COOH Moroctocog alfa mögliche Glykosylierungsstellen Sekretion H2 N A1 A2 Proteolyse H2 N A1 A2 A3 C1 C2 COOH Primärtranskript (1438 Aminosäuren) COOH schwere Kette Ca2+ Aktivierung H2 N A3 C1 C2 leichte Kette COOH Proteolyse durch Thrombin 50 kDa 43 kDa Ca2+ Inaktivierung 73 kDa Proteolyse durch Thrombin, aktivierten Faktor X, aktiviertes Protein C 45 kDa 43 kDa Ca2+ 62 kDa Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main maximale Gerinnungsaktivität Gerinnungsmodulatoren Blutgerinnungsfaktoren • Faktor VII Novoseven® Blutgerinnungsfaktor VII, rFVIIa BHK-Zellen Blutgerinnungsfaktor IX CHO-Zellen • Faktor IX BeneFIX® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Zytokine Proleukin® Aldesleukin, IL2 E. coli Interferon alfa-2a Interferon alfa-2b Peginterferon alfa-2b Interferon alfacon-1 E. coli E. coli E. coli E. coli Interferon beta-1a Interferon beta-1a Interferon beta-1b CHO-Zellen CHO-Zellen E. coli Imukin® Interferon gamma-1b E. coli Beromun® Tasonermin (TNFa-1a) E. coli Roferon®-A Intron A® PegIntron A® Inferax® Avonex® Rebif® Betaferon® Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Interferon-Beta vs. Betaferon® . Interferon-Beta 1 10 M S Y N H2 N L L G F 20 L Q R S S N F Q C Q K 70 G T S S S D Q R 80 V E N L F I A F I N Q I F Y F N R L A A D E K Q L A N V Y H Q V L L M E Y I N H L K T E V R V I F L Q K I E E P I 40 110 E E K L E K E D 140 I K D R M N D F Q Q 100 I 150 N T L E Y C L 50 90 I L W Q L N G R L 60 W N E T 30 L F T R G K L M S S 130 T W A C H S Y E K A K L Y H L I R G Y Y R K L H L 120 R 160 L T G Y L R N COOH Betaferon® 1 10 M S Y N H2 N L L G F 20 L Q R S S N F Q S Q K 70 G T S S S D Q R 60 F I W 80 A F I N Q I V E N L L A N V Y H Q I F Y F N R L L T G Y L I R N I N H L COOH Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main I K D R M N T L A A D E K Q K T V F D 50 I F Q Q L Q K I E E P I 40 110 L E E K 140 E V R V R 160 Y E Y C L 100 150 N L M E 90 N E T L 30 L W Q L N G R L T W A C H S Y E K A K L E K E D F T R G K L M S S 130 L Y H L I R G Y Y R K L H L 120 Interleukin 2 vs. Proleukin® Interleukin 2 1 H2 N 10 A P T S S S T K K T Q 20 L Q L E H L 70 F N K S Q A L N I S N L L L D L I L N G V E E L P K I V L E I N V I N N Y K N P K E E L K G S C Q L H K L E T L E T F M C E R M A K K P M Y 100 L E L T 50 90 R P R D 30 L Q M 60 H 80 L F K F T L I E L 40 110 T Y A D E T A T V F N 130 T HOOC L T S I I S Q C F T I W R 120 Proleukin® 1 H2 N 10 A P T S S S T K K T Q 20 L Q L E H 70 F N K S Q A L N I S N L L L L L Q M I L N G V E E L P K I V L E I N V I N N Y K N P K E E L K G S C Q L H K L E T L E T F M C E F K F T L I E L 40 110 T Y A D E T A T V HOOC T L T S F N 130 Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main R M A K K P M Y 100 L E L T 50 90 R P R D 30 60 H 80 L L D I I S Q S F T I W R 120 Authentizität ist dann besonders wichtig, wenn Präparate zur Substitutions- bzw. Dauertherapie eingesetzt werden • • • • • Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Insulin Gerinnungsfaktor VIII Somatropin ß-Interferon a-Interferon Zytokine / Impfstoff Wachstumsfaktoren Leucomax® Molgramostim, rhuGM-CSF E. coli Neupogen® Filgrastim, r-metHuG-CSF E. coli Granocyte® Lenograstim, G-CSF CHO-Zellen Regranex® Becaplermin, rhPDGF-BB S. cerevisiae Hepatitis-B-Antigen S. cerevisiae Impfstoff Engerix®-B Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Man kann resümieren, • dass alle rekombinanten Wirkstoffe durch einen extrem hohen Sicherheitsstandard imponieren. • Dies gilt nicht nur für die biologische Sicherheit der rekombinanten Wirkstoffe im Vergleich zu Konzentraten aus humanen Quellen. Katastrophen wie die Kontamination von Gerinnungsfaktor-VIII-Präparaten mit HIV, HBV oder HCV bzw. von Somatropin-Präparaten mit Erregern der CreutzfeldtJakob-Krankheit sind bei rekombinanten Präparaten ausgeschlossen. • Dies gilt auch für Kontaminationen und Verunreinigungen aus den Produktionszellen oder aus dem Medium. Derartige Verunreinigungen und Kontaminationen sind bestenfalls in Spuren vorhanden, die sich in der Regel nur theoretisch errechnen, nicht aber konkret nachweisen lassen. Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main Insulin-Mimetika H N O HO OH a a Zellmembran Zytoplasma N H O L-783,281 a a Insulinrezeptor Konformationsänderung, Aktivierung der Rezeptorkinase Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
