Rekombinante Wirkstoffe - Goethe
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Rekombinante Wirkstoffe Prof. Dr. Theo Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Goethe-Universität Frankfurt [email protected] Dienstag, 18. Mai 2010 Rekombinante Wirkstoffe Auf den ersten Blick liegt es nahe: – diese Wirkstoffe entsprechen einem natürlichen, humanen Vorbild Der zweite Blick zeigt: – eine erhebliche Zahl dieser Wirkstoffe entspricht nicht einem natürlichen, humanen Vorbild Dienstag, 18. Mai 2010 Warum Modifikationen an authentischen Biomolekülen? Einige Modifikationen sind Konzessionen an die technische Machbarkeit – durchaus u.U. mit einem signifikanten Zusatzgewinn (Kasse-1 Biotechs) Einige Modifikationen sind in der Tat naturidentische Wirkstoffe (Kasse-2 Biotechs) Einige Modifikationen machen die Moleküle besser als die natürlichen Vorbilder, auch weil sie den signifikanten Unterschieden eines physiologischen und eines therapeutischen Delivery‘s Rechnung tragen (Kasse-3a Biotechs) Einige Modifikationen sind ganz einfach „neu erfunden“ (Kasse-3b Biotechs) Dienstag, 18. Mai 2010 Rekombinante Wirkstoffe Authentisch vs. modifiziert: •40 „authentisch“ •48 modifiziert •4 Maus-Antikörper •1 Ratte-Antikörper •6 chimerisierte Antikörper •12 humanisierte Antikörper •5 „humane“ Antikörper •1 humanisiertes Fab-Fragment •4 „Kunstprotein“ Dienstag, 18. Mai 2010 Rekombinante Wirkstoffe Pharmakokinetische Eigenschaften • 3 schnell wirksam • 101 normal wirksam • 16 verzögert wirksam Dienstag, 18. Mai 2010 Met-Somatropin (Protropin®) H H G I E M Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 K D K R Met-Somatropin (Protropin®) H H G Klasse-1 Biotech E K D I M Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 K R Somatropin H H G I E Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 K D K R Somatropin H H G Klasse-2 Biotech E K D I Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 K R Pegyliertes Somatropin H H G I modifiziertes Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 E K D K R längere Halbwertszeit Pegyliertes Somatropin H H G Klasse-3a Biotech E K D I modifiziertes Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 K R längere Halbwertszeit Pegvisomant (Somavert®) H D H D G K K D S A K TI SE R R N Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 GH-Rezeptor-Antagonist Pegvisomant (Somavert®) H D H D G K Klasse-3b Biotech K D S A K TI SE R R N Wachstumshormon Dienstag, 18. Mai 2010 GH-Rezeptor-Antagonist Wachstumshormone Protropin® Genotropin® Humatrope® Norditropin® Zomacton® Saizen® C 127 Nutropin AQ® Valtropin® Omnitrope® Met-Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin (Biosimilar) Somatropin (Biosimilar) •„Anti“-Wachstumshormon Pegvisomant Somavert® Dienstag, 18. Mai 2010 E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli Mäusezelllinie E. coli S. cerevisiae E. coli E. coli Wachstumshormone Protropin® Genotropin® Humatrope® Norditropin® Zomacton® Saizen® C 127 Nutropin AQ® Valtropin® Omnitrope® Met-Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin Somatropin (Biosimilar) Somatropin (Biosimilar) •„Anti“-Wachstumshormon Pegvisomant Somavert® Arzneimittel der Historie Klasse-1 Dienstag, 18. Mai 2010 E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli Mäusezelllinie E. coli S. cerevisiae E. coli E. coli Klasse-2 Klasse-3 Wachstumshormone Dienstag, 18. Mai 2010 Das Problem mit dem N-Terminus von rekombinanten Proteinen Dienstag, 18. Mai 2010 Interferon gamma 1b Dienstag, 18. Mai 2010 Interferon gamma 1b Die Aminosäuresequenz von Interferon gamma-1b unterscheidet sich vom maturen humanen Interferon gamma durch das N-terminale Methionin (rot) und das C-terminale Arginin (grün) Dienstag, 18. Mai 2010 Interferon alfa 2a Interferon alfa-2a wird in Escherichia coli als 166 Aminosäuren langes, nichtglycosyliertes Protein gebildet. Das zusätzliche N-terminale Methionin wird überwiegend durch eine Methionylaminopeptidase (MAP) aus E. coli abgespalten und während der Produktion entfernt. Dienstag, 18. Mai 2010 Interferon alfa 2a Interferon alfa-2a wird in Escherichia coli als 166 Aminosäuren langes, nichtglycosyliertes Protein gebildet. Das zusätzliche N-terminale Methionin wird überwiegend durch eine Methionylaminopeptidase (MAP) aus E. coli abgespalten und während der Produktion entfernt. Gly (G) Ala (A) Pro (P) Ser (S) Thr (T) Val (V) Cys (C) Dienstag, 18. Mai 2010 97 % 96 % 88 % 84 % 90 % 84 % 71 % P H Hirel, M J Schmitter, P Dessen, G Fayat, and S Blanquet (1989). Extent of N-terminal methionine excision from Escherichia coli proteins is governed by the side-chain length of the penultimate amino acid. Proc Natl Acad Sci U S A 86, 8247–8251. Wachstumshormon Valtropin® Expression in S. cerevisiae Dienstag, 18. Mai 2010 Wachstumshormon Valtropin® Expression in S. cerevisiae Methionin-Aminopeptidase MAP I spaltet N-terminale Methionin-Reste ab, wenn die nachfolgende Aminosäure klein und ungeladen ist. Das Enzym gehört zu der Familie der Metalloproteinasen und benötigt Cobald als Co-Faktor Dienstag, 18. Mai 2010 Insulin Dienstag, 18. Mai 2010 Wachstumshormone Genotropin® In Escherichia coli wird die Expression der cDNA für hGH vom Promotor des Gens der alkalischen Phosphatase (phoA) gesteuert. Zusätzlich enthält die Expressionscassette eine Shine-Dalgarno-Sequenz des trp-Operons (trp-SD) sowie die 5’-Sequenz des Gens für das hitze-stabile Enterotoxin II (STII). Dieser Bereich umfasst eine weitere Shine-Dalgarno-Sequenz sowie das Signalpeptid des Enterotoxins. Nach der Transkription entsteht ein Fusionsprotein STII-rhGH, das an die Cytoplasmamembran geschleust wird und nach Abspaltung des Signalpeptids als humanes Somatropin im Periplasma des Bakteriums vorliegt. Dienstag, 18. Mai 2010 TNFα-Antagonist Cimzia® Dienstag, 18. Mai 2010 Wachstumshormone Norditropin® Dienstag, 18. Mai 2010 Wachstumshormone Norditropin® Dipepitidylaminopeptidase I DAP I spaltet vom N-Terminus her Dipeptide ab, kann allerdings keine Peptidbindungen hydrolysieren, in denen die Aminosäure Prolin involviert ist. Auch Dipeptide, die an ihrem N-Terminus die basischen Aminosäuren Arginin oder Lysin tragen, werden nicht abhydrolysiert. Dienstag, 18. Mai 2010 Wachstumshormone Norditropin® Dienstag, 18. Mai 2010 Wachstumshormone Norditropin® Dienstag, 18. Mai 2010
