Biopharmazeutika und Pharmaindustrie

Übersetzt aus dem Englischen von Zoe Braun - 2018

Was ist biopharmazeutisch?

Der Begriff Biopharmakologie beschreibt ein Forschungsgebiet, das eng mit der Pharmakokinetik verbunden ist, manchmal auch Biopharmazie genannt.

Biopharmazeutika sind Arzneimittel, die biotechnologisch hergestellt werden. Es handelt sich um Proteine (einschließlich Antikörper), Nukleinsäuren (DNA, RNA oder Antisense-Oligonukleotide), die zu therapeutischen oder in vivo-Diagnosezwecken verwendet werden, und die mit anderen Mitteln als der direkten Extraktion aus einer nativen (nicht technisierten) biologischen Quelle hergestellt werden.

Die erste solche Substanz, die für die therapeutische Verwendung zugelassen wurde, war das rekombinante Humaninsulin (rHI, Handelsname Humulin), das von Genentech entwickelt und 1982 von Eli Lily vermarktet wurde.

Die große Mehrheit der biopharmazeutischen Produkte sind Arzneimittel, die aus Lebensformen gewonnen werden. Kleinmolekulare Medikamente werden von der Industrie typischerweise nicht als biopharmazeutisch angesehen. Allerdings erweitern Pressevertreter sowie Wirtschafts- und Finanzfachleute die Definition oft auf Arzneimittel, die nicht durch Biotechnologie hergestellt werden. Das heißt, der Begriff ist zu einem häufig verwendeten Schlagwort für eine Vielzahl von Unternehmen geworden, die neue, scheinbar hochtechnologische Arzneimittel herstellen.

Wenn ein Biopharmazeutikum entwickelt wird, meldet das Unternehmen in der Regel ein Patent an, das eine Erteilung von exklusiven Produktionsrechten darstellt. Dies ist das primäre Mittel, mit dem der Entwickler des Medikaments die Investitionskosten für die Entwicklung des Biopharmazeutikums decken kann. Die Patentgesetze in den Vereinigten Staaten und Europa unterscheiden sich etwas in Bezug auf die Anforderungen an ein Patent, wobei die europäischen Anforderungen als schwieriger zu erfüllen angesehen werden. Die Gesamtzahl der erteilten Patente für Biopharmazeutika ist seit den 1970er Jahren deutlich gestiegen. Im Jahr 1978 betrug die Gesamtzahl der erteilten Patente 30. Diese war 1995 auf 15.600 gestiegen, und 2001 gab es 34.527 Patentanmeldungen.

Innerhalb der Vereinigten Staaten übt die Food and Drug Administration (FDA) eine strenge Kontrolle über den kommerziellen Vertrieb eines pharmazeutischen Produkts, einschließlich Biopharmazeutika, aus. Die Zulassung kann mehrere Jahre lang klinische Studien erfordern, einschließlich Studien mit menschlichen Freiwilligen. Auch nach der Freigabe des Medikaments wird es weiterhin auf Leistungs- und Sicherheitsrisiken überwacht.

Die Herstellung des Medikaments muss den "Current Good Manufacturing Practices" der FDA entsprechen. Sie werden typischerweise in einer Reinraumumgebung hergestellt, die Standards für die Menge der in der Luft befindlichen Partikel setzt.

Biopharmazeutika aus Mikroorganismen: Von der Produktion bis zur Reinigung

Abstrakt

Der Einsatz von Biopharmazeutika stammt aus dem 19. Jahrhundert und innerhalb von 5-10 Jahren werden bis zu 50% aller in der Entwicklung befindlichen Medikamente Biopharmazeutika sein. In den 1980er Jahren erlebte die biopharmazeutische Industrie ein signifikantes Wachstum bei der Produktion und Zulassung von rekombinanten Proteinen wie Interferonen (IFN α, β und γ) und Wachstumshormonen. Die Herstellung von Biopharmazeutika, der so genannte Bioprozess, erfordert ein breites Spektrum an Techniken. In diesem Review diskutieren wir die Technologie, die in den Bioprozess involviert ist und beschreiben die verfügbaren Strategien und Hauptfortschritte im mikrobiellen Fermentations- und Reinigungsprozess, um Biopharmazeutika zu erhalten.

Einleitung

Biopharmazeutika sind meist therapeutische rekombinante Proteine, die durch biotechnologische Prozesse gewonnen werden. Sie stammen aus biologischen Quellen wie Organen und Geweben, Mikroorganismen, tierischen Flüssigkeiten oder genetisch veränderten Zellen und Organismen.1, 2 Obwohl mehrere verschiedene Expressionssysteme eingesetzt werden können, darunter Säugerzelllinien, Insekten und Pflanzen, werden kontinuierlich neue technologische Fortschritte erzielt, um die Produktion von Biopharmazeutika durch Mikroorganismen zu verbessern. Diese Investition rechtfertigt sich durch die gut charakterisierten Genome, die Vielseitigkeit der Plasmidvektoren, die Verfügbarkeit verschiedener Wirtsstämme, die Kosteneffizienz im Vergleich zu anderen Expressionssystemen.

Die Bioverarbeitung ist ein wesentlicher Bestandteil der Biotechnologie. Es wird erwartet, dass innerhalb der nächsten 5 bis 10 Jahre bis zu 50% aller in der Entwicklung befindlichen Medikamente Biopharmazeutika sein werden. Beispiele sind rekombinante Proteine, die durch mikrobielle Fermentation gewonnen werden. Die Bioverarbeitung für die biopharmazeutische Produktion umfasst eine Vielzahl von Techniken. In diesem Bericht beschreiben wir die wichtigsten Fortschritte in der mikrobiellen Fermentation und Reinigung Prozess zur Gewinnung von Biopharmazeutika.

Biopharmazeutika und Pharmaindustrie

Die Medikamentenentwicklung ist ein äußerst komplexer und teurer Prozess. Laut dem Tufts Center for the Study of Drug Development4 (http://www.csdd.tufts.edu) kann es etwa 15 Jahre intensiver Forschung von der ersten Idee bis zum Endprodukt und der Entwicklung dauern und die Kosten übersteigen in der Regel 2 Milliarden Dollar. Niedermolekulare Massenmoleküle werden generisch als Arzneimittel bezeichnet, während hochmolekulare Massenmedikamente, die durch Polymere von Nukleotiden (RNA oder DNA) oder Aminosäuren (Peptide und Proteine) repräsentiert werden, als Biopharmazeutika bezeichnet werden.

Biopharmazeutika, die auf Nukleinsäuren basieren, wie kleine interferierende RNA (siRNA), DNA-Impfstoffe und Gentherapie, sind sehr vielversprechende Strategien. Allerdings wurden die klinischen Protokolle erst vor kurzem genehmigt und nur wenige Medikamente auf Basis von Nukleinsäuren wurden bisher therapeutisch eingesetzt und neuere Übersichtsarbeiten befassten sich mit dem Stand der Technik der Nukleinsäuren in der Therapie. In dieser Überprüfung konzentrierten wir uns auf Peptide und Proteine, da sie die Hauptklasse der Biopharmazeutika darstellen.

Die Verwendung von Proteinen als Arzneimittel wurde vor allem durch die hohe Vielseitigkeit dieser Biomoleküle hervorgehoben, die im menschlichen Körper unterschiedliche physiologische Rollen spielen, einschließlich Katalysatoren, Rezeptoren, Membrankanälen, Makromolekülträgern und zellulären Abwehrmitteln. Einige Proteintherapien bieten eine hohe Spezifität, wie beispielsweise den Ersatz des defekten Proteins eines Patienten oder erfüllen sogar dessen Abwesenheit aufgrund von genetischen Defekten oder immunologischen Komplikationen.

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