ZMapp og den voksende fremtid af plantefremstillede lægemidler
Indholdsfortegnelse:
- Flytning fra Antisera til Antistoffer
- 'Infecting' planter ændrer dem til proteinfabrikker
- Planteproducerede stoffer testet også for HIV, MRSA, West Nile
Tusinder i fare fra Ebola har brug for håb, og håbet kan vokse lige nu i et Kentucky-drivhus. Planter som tobak, majs og kartofler kan bygge komplekse proteiner. Forskere har nu taget kontrol over disse planters interne maskiner til at producere nogle af de vigtigste terapeutiske proteiner, antistoffer og vacciner, der nogensinde er lavet. Disse kaldes plantefremstillede lægemidler eller PMP'er.
Processen med at omdanne et gen til et protein i en afgrøde bliver strømlinet, optimeret og reguleret. Kliniske forsøg til at teste de første "dyrkede" proteiner pågår. PMP'er kommer i alderen, og det eksperimentelle Ebola-lægemiddel ZMapp har gjort dem berømte.
AnnonceAdvertisementEbolas krise i Vestafrika udvider dagligt. Ifølge CDC er mere end 1, 400 mennesker døde fra mistænkt Ebola-infektion i det nuværende udbrud. Millioner flere er i fare. Ebola har ingen kur og ingen vaccine.
To amerikanske hjælpearbejdere, Dr. Kent Brantly og missionær Nancy Writebol, kom netop ud af isolation på Atlanta's Emory University Hospital. De slog oddsene og genvandt fra infektion med Ebola. Brantly og Writebol modtog begge ZMapp.
Læs mere: To amerikanere udladet fra Atlanta Hospital, men Ebolakrisen stadig langt fra Over
AnnonceSelvom lægerne ikke kan bevise, at ZMapp var årsagen til disse patients genopretning, er resultaterne opmuntrende. De resterende få doser af det uprøvede lægemiddel blev afsendt til de ramte områder i Vestafrika.
Den 16. august bekræftede embedsmænd i Monrovia, Liberia, at tre inficerede læger fik ZMapp. På mandag rapporterede embedsmænd, at en af lægerne, Dr. Abraham Borbor, var død af infektionen. Borbor var stedfortrædende læge på Liberias største hospital.
AnnonceAdvertisementSelvom ZMapp i sidste ende viser sig vellykket, vil flere af behandlingen ikke være tilgængelige i uger eller måneder. Hvorfor? Planterne har tid til at vokse.
ZMapp "vokser" inde i genetisk modificerede Nicotiana benthamiana planter (en skrøbelig fætter af tobak). Mapp Biopharmaceutical og LeafBio udviklede denne behandling cocktail kun måneder siden. Det kombinerer antistoffer, der tidligere viste succes med at øge overlevelsesraten hos Ebola hos aber. Planterne fremstiller disse antistoffer ved hjælp af deres egne interne maskiner.
Flytning fra Antisera til Antistoffer
ZMapps oprindelse begyndte med en 100-årig behandling for infektioner uden helbredelse: antiserum. Oprindeligt blev antiserum fremstillet af serum fra mennesker (eller dyr), som overlevede den samme infektion. Serum er den "klare" del af blodet. Det har ingen røde blodlegemer eller koagulationsproteiner. Serum indeholder mange andre proteiner, herunder antistoffer.
En overlevendes serum indeholder antistoffer mod virus eller bakterier, der forårsagede infektion. Antiserum behandling involverer at tage overlevendes serum og injicere det til en person, der for nylig er udsat for samme sygdom. Serumantistofferne hjælper hurtigt med at aktivere immunsystemet hos den nyligt inficerede person.
Før opdagelsen af antibiotika som penicillin og vacciner for at forhindre infektion, blev antisera brugt til behandling af infektioner. Disse omfattede lungebetændelse, difteri, kolera og meget mere. Nu bekæmpe antisera toksiner fra snakebitter og bekæmp rabies og stivkrampeinfektioner.
AnnonceAdvertisementInficerede kaniner, rotter og lige heste blev brugt til at generere antisera. Dette var dyrt og ineffektivt. Moderne forståelse af genetik og struktur af antistoffer hjalp med at forbedre antiserumkonceptet. I stedet for at bruge mange forskellige antistoffer (polyklonale antistoffer eller pAb) vælger forskere nu kun de mest effektive. Derefter genskaber de den genetiske kode for et særligt nyttigt antistof (kaldet et monoklonalt antistof eller mAb).
Generne til det mAb indsættes typisk i bakterier eller kulturer af dyreceller. Disse cellekulturer producerer derefter store mængder mAb'er, som renses og anvendes til behandling. Ingen serum- eller animalske produkter er involveret. Dette eliminerer risikoen for at arbejde med dødelige infektiøse agenser hos dyr.
Find ud af hvordan monoklonale antistoffer kan behandle lupus »
AnnonceI en pressemeddelelse om succesen af forløberen til ZMapp, kaldet MB-003, sagde Mapp Biopharmaceuticals præsident Dr. Larry Zeitlin," Vi var tilfredse for at se, hvor godt de humaniserede mAbs af MB-003 udførte. Vi blev også glædeligt overrasket over overlegenheden af de planteafledte mAbs sammenlignet med de samme mAbs produceret i traditionel pattedyrscellekultur. "
Denne metode skaber højt effektive lægemidler, herunder Herceptin (trastuzumab), en mAb-kemoterapi til brystkræft Humira (adalimumab) er en mAb-behandling mod autoimmun sygdom. Tag-team parring af actoxumab og bezlotoxumab er under udvikling for at behandle Clostridium difficile infektion. Der er mere end 350 mAb behandlinger under udvikling og mere end 30 i øjeblikket på markedet.
AnnonceAdvertisementVed at opretholde enorme vaser af cellekulturer til fremstilling af mAbs koster mange penge. Introduktion af mAb-generne til planter skaber en billigere produktionsmetode i høj volumen. Ved anvendelse af planter reduceres risikoen for kontaminering i slutproduktet.
"Med den voksende globale efterspørgsel efter vacciner og andre biologer er udviklingen af teknologier til at skabe sikrere og bedre produkter fortsat kritisk ical ", sagde dr. Vidadi Yusibov, administrerende direktør for Fraunhofer Center for Molekylærbioteknologi, i en nylig pressemeddelelse.
'Infecting' planter ændrer dem til proteinfabrikker
Tobaksrelaterede er mest almindeligt anvendt til denne nye proces. Forskere ændrede tobakslignende planter dyrket i Owensboro, Kentucky, for at producere tre antistoffer mod Ebola og skabe ZMapp.
AdvertisementN. benthamiana dyrkes indendørs i fabrikslignende gårde, så det ikke sætter kommerciel tobak eller andre afgrøder i fare. Bladene, som hurtigt opsuger væsker, er let inficeret med virus eller bakterier.
Opdag mere om den døde Ebola Virus og Ebola Hemorragisk Feber »
AnnonceAdvertisementN. benthamiana er en perfekt plante til agroinfiltreringsprocessen. Det ønskede antistofgen tilsættes som et DNA-fragment til en konstrueret bakterie kaldet Agrobacterium tumefaciens. Dette var engang kilden til kronesygdomme hos planter. Nu er det blevet brugt til at mætte en plante med nyttigt DNA. Planter dyppes helt i en opløsning på A. Tumefaciens og bladene absorberer bakterierne. Derefter begynder planternes kapacitetsfremstillingscentre at producere det ønskede protein i bulk.
En arbejdsindendørs "pharm" er en velolieret maskine. Roboter dyrker planter, behandler modne planter med et bad til at omdanne dem til miniatyrfabrikker, så høst og behandle dem.
Tobakets plante er det primære lagringssted for proteiner. Derfor skal forarbejdning og oprensning begynde straks efter høsten. Uddragning af det ønskede protein er stadig dyrt og tidskrævende. Tobak og dens fætre indeholder giftige alkaloider, der skal fjernes, før proteinet kan indgives som et lægemiddel.
Det vil vare et stykke tid, før flere af ZMapp mAb-cocktailen kan dyrkes, raffineres og renses til brug. Processen skal også skaleres for at løse de tusindvis af doser, der skal bruges. ZMapp har stadig brug for omfattende menneskelig test for at afgøre, om det er sikkert og effektivt.
Planteproducerede stoffer testet også for HIV, MRSA, West Nile
Beyond ZMapp til behandling af Ebola bevæger andre plantefremstillede mAbs sig mod kliniske forsøg. Mapp Biopharmaceutical fortsætter arbejdet med planteproducerede mAb-terapier til Marburg-virus (en fætter af Ebola) og for respiratorisk syncytialvirus. En mikrobicid cocktail af mAbs mod hiv og herpes er også tæt på at komme videre til fase 1 kliniske forsøg.
Andre forskere udvikler plantefremstillede mAbs til West Nile virus. Rabies og hepatitis mAbs produceres i tobak. CaroRx er et plantefremstillet mAb, som anvendes til behandling af de bakterier, der forårsager tandforfald og er i øjeblikket i fase 2 kliniske forsøg.
Mulighederne er meget spændende for at udvide antistoffet mod andre sygdomme som tuberkulose, MRSA og endda hiv. Brug af planter til at producere disse beskyttende antistoffer kan resultere i lavere omkostninger og et hurtigere respons på et udbrud af sygdom.
PMP'er har applikationer ud over terapeutiske antistoffer. Hurtig produktion af store mængder målrettede proteiner er en stor fordel ved at producere vacciner med planter. Når en epidemi som svineinfluenza rammer, kan vaccinestamme udtømmes hurtigt. Planteproduktion af vacciner kan fylde hullerne.
Lær mere: Brystkræftmedicin Cure Ebola Virus Infektion i Mus »
På Fraunhofer Center for Molekylær Bioteknologi i Delaware, Racks af N.benthamiana planter kan programmeres til at producere en bred vifte af vacciner. Næste gang en epidemi rammes, kan PMP-produktion skabe 2,5 millioner vaccine enheder på bare en uge.
Planteproducerede vacciner er udviklet til kolera, giftige Escherichia coli, hepatitis B, Norwalk virus og HPV. Flere er på vej. Der er endda igangværende undersøgelser af spiselige vacciner. Dette ville give patienterne mulighed for simpelt at forbruge en mad for at skabe immunitet.
Andre terapeutiske proteiner, såsom koagulationsfaktorer og andre blodprodukter, produceres også i planter. Dr. Henry Daniell, direktør for translationel forskning ved School of Dental Medicine ved University of Pennsylvania, samarbejder med drugmaker Bayer for at producere antikoagulanter i salatblade.
"Ud over ZMapp er der mange nyere udviklinger på dette område," fortalte Daniell Healthline. "[Journalen] Nature byder på en af vores publikationer om hæmofili produceret i salatchloroplast. Dette er udviklet med en $ 100 millioner aftale med et stort lægemiddelfirma. Så dette felt går fremad hurtigt. "
De frysetørrede salatceller er resistente over for mavesyrer. De kan tages oralt og absorberes stadig i tarmene, i modsætning til de fleste delikate proteinprodukter. Med det stigende behov for mere terapeutiske proteiner vil en hurtig og overkommelig fremstillingsteknik være en stor fordel. Og store farmaceutiske virksomheder sidder op og tager varsel.
Det nuværende udbrud af Ebola er den største og mest alvorlige nogensinde set. Selv hvis bestræbelser på at stoppe tidevandet for nye infektioner er vellykkede, vil der forekomme et andet udbrud. Plantetoksinerede antistoffer og vacciner giver mulighed for hurtig fremstilling af stoffer som reaktion på fremtidens epidemier.
Relaterede Nyheder: Verdens første Biosimilar Monoklonal Antistof lige så effektivt til Ankyloserende Spondilitis »
