Fremme af medicinsk behandling med proteinbaserede behandlingslægemidler og vacciner

Når du hører udtrykket lægemidler, tænker du måske på piller med komplekse kemiske formler – smertestillende eller medicin til højt blodtryk, der ligger på hylderne i mange medicinskabe. Medicin med kemiske ingredienser er stadigt almindeligt, men flere og flere lægemidler kommer nu fra sukker, proteiner eller levende celler. Disse biofarmaceutiske lægemidler, også kendt som biologiske lægemidler, kan ordineres til visse sygdomme uden effektive behandlinger – og ofte med færre bivirkninger end traditionelle kemisk baserede lægemidler. Find ud af, hvordan Solventum hjælper med at gøre disse behandlinger lettere tilgængelige.

Vi satte os sammen med to eksperter fra vores biofarmaceutiske oprensningsteam: Jonathan Hester, Ph.D., forsker, og applikationsingeniør Alexei Voloshin, for at blive klogere på biofarmaceutiske lægemidler, herunder proteinbaserede lægemidler og vacciner. De forklarer, hvorfor fremstillingsprocessen er så vigtig (dvs. at den har alt at gøre med renhed), og hvordan vi hjælper medicinalvirksomheder med at komme videre inden for sundhedspleje med nye visionære behandlinger.

Forklaring af biologiske lægemidler

Menneskeheden har en lang historie med at søge efter medicinske muligheder for at behandle sygdomme. Selv arsenik blev engang brugt til medicinske formål. Men i takt med at lægevidenskaben gjorde fremskridt, så gjorde forventningerne til effektiviteten og sikkerheden af disse behandlinger det også. 

Aktuelle traditionelle behandlinger som acetaminofen og ibuprofen er eksempler på kemisk baseret medicin, der bruges til at behandle sygdomme som muskelsmerter. De er typisk effektive, men har ofte bivirkninger. “De er ikke i stand til præcist at skelne mellem, hvordan de påvirker kroppen – ibuprofen kan påvirke din maveslimhinde og andet væv,” siger Alexei. Kemoterapi, en anden traditionel behandling, kan dræbe kræften, men det kan også skade resten af din krop, tilføjer han. 

Biofarmaceutisk teknologi bruger mere avancerede molekyler såsom proteiner, nukleinsyrer og celler. “Den unikke kombination af potens, selektivitet og sikkerhed gør det muligt for denne klasse af lægemidler at levere effektive behandlinger af alvorlige sygdomme såsom kræft, gigt og ulcerøs colitis,” siger Alexei. “Biofarmaceutisk teknologi er først nu begyndt grundlæggende at ændre forventningerne til livskvaliteten i samfundet som helhed.” 

Biofarmaceutiske produkter er på forkant med behandlingen af livstruende og livsændrende sygdomme med maksimal effekt og sikkerhed. Og deres historie er lige begyndt.

Alexei Voloshin

Et eksempel, som du sandsynligvis er bekendt med, er de nuværende COVID-19-vacciner, som er produkter af moderne bioteknologi. Denne tilgang hjalp med at muliggøre hastigheden i udvikling af disse vacciner.

Løftet om proteinbaserede terapier og vacciner

I mange år er vacciner blevet udviklet ved hjælp af inaktiverede vira. Når de gives til en patient, stimulerer disse svækkede vira en immunrespons i kroppen til at beskytte mod fremtidige infektioner fra den pågældende virus. Denne tilgang anvendes stadig effektivt til influenza, skoldkopper, mæslinger og fåresyge, men det kræver, at forskere dyrker vira i et laboratorium, som kan tage måneder.

I de seneste år har forskere udviklet vacciner, der bruger oprensede proteiner, som kan være blevet oprenset ved hjælp af Solventum-teknologi, for at forhindre virussen i at binde sig til og trænge ind i menneskecellerne. Disse vacciner kan udvikles hurtigere uden de iboende risici forbundet med brugen af en levende virus. Proteinbaserede vacciner omfatter HPV, helvedesild hepatitis B og COVID-19. 

Disse proteinbaserede biologiske lægemidler anvendes også til at behandle sygdom. “Nogle af de mest lovende behandlinger lige nu er proteinbaserede lægemidler,” siger Jonathan. “Medicinalvirksomheder fremstiller proteinlægemidler ved genetisk udvikling af en celle – normalt en pattedyrscelle – for at fremstille proteinet.”

Han forklarer, at konstruerede celler vokser i en kultur i dagevis eller et par uger. Derefter har de en væske, der indeholder det proteinlægemiddel, som cellerne har fremstillet, men den indeholder også cellerne, restmaterialer fra ødelagte celler og alle mulige andre proteiner, som cellerne har produceret.

Et kig ind i processen: Sådan fremstilles proteinbaserede biologiske lægemidler

Når først den biofarmaceutiske producent har høstet væsken, skal de isolere lægemiddelproteinet fra cellefragmenter, fra andre proteiner, som cellerne har fremstillet, og også fra DNA og andre forurenende stoffer. Det er typisk en 15- til 20-trins proces for at isolere lægemiddelproteinet i en ren form.

“Biologiske lægemidler injiceres, så de skal være meget rene,” siger Alexei. Når en pille eller væske indtages, hjælper fordøjelsessystemet med at fjerne de forurenende stoffer. Med lægemidler, der går i blodbanen, er denne barriere der ikke længere.

Biologiske lægemidler er også relativt skrøbelige sammenlignet med syntetiske stoffer. “Du kan reducere eller dræbe deres effektivitet, hvis du manipulerer dem,” tilføjer Alexei. “Du kan ikke opvarme dem, behandle dem med en høj pH eller udsætte dem for ren og skær stress. Så processen med at oprense disse lægemidler uden at beskadige dem er mere kompleks sammenlignet med syntetiske lægemidler.” 

Hvordan vi løser produktionsudfordringer 

Solventum hjælper producenter med at bruge smart-materialer til at reducere antallet af trin og gøre oprensningstrinene mere pålidelige. Vores arbejde kan bidrage til, at medicinalvirksomheder skal bruge mindre tid på at udføre udviklingsarbejde i oprensningsprocessen, hvilket i sidste ende får vaccinerne hurtigere frem til patienterne. 

“Hvert produkt har en specifik fremstillingsproces,” siger Jonathan. “Vores mål er at kondensere processen for vores kunder – at forenkle og reducere antallet af trin og hjælpe dem med at komme hurtigere gennem kliniske forsøg og i sidste ende at få rentable og produktive produktionsprocesser for de succesrige lægemidler.”

Når vi besøger vores kunder, får vi en fornemmelse for, hvordan vores oprensningsprodukter er en del af noget, der hjælper med at forbedre og redde liv.

Jonathan Hester

En af vores teknologier, 3M™ Emphaze™ AEX-hybridoprenser, blev udviklet til at erstatte et simpelt filter, der fjerner klumper af celler og cellerester. Da udviklingsarbejdet med dette begyndte, antog forskerne, at det også kunne fjerne opløselige forurenende stoffer og lave én enhed, der gør to ting på én gang. To procestrin er nu blevet til ét med denne oprenser. Basisteknologien er nu blevet udvidet til et andet produkt, 3M™ Harvest RC, der virker i begyndelsen af oprensningsprocessen. Det fjerner de samme opløselige forurenende stoffer, mens det også forsigtigt fjerner hele celler ved at klæbe til dem i stedet for at fjerne dem på den mere typiske måde ved blot at tvinge væsken gennem porer, der er mindre end cellerne. Ved at klæbe sig til dem reduceres trykket forsigtigt, og cellebrud minimeres, så flere af deres indre forurenende stoffer bliver indeni og fjernes med de hele celler.

Sådan fungerer oprensningsteknologien

Ikke-vævede materialer – kort fortalt en fibermåtte – er nøglen til nogle få Solventum oprensningsteknologier. De er modificeret til oprensning ved at pode positivt ladede polymerer på ikke-vævet materiale, der fungerer som et filter, men også binder negativt ladede partikler og molekyler. De proteiner, du gerne vil beholde, er normalt positivt ladede, og de fleste forurenende stoffer er negativt ladede. 

Når proteinproduktet trænger gennem filteret, klæber de negativt ladede forurenende stoffer – celler, cellestykker og opløste forurenende stoffer som DNA – til det. Det hjælper med at generere et renere produkt fra begyndelsen af processen og muliggør mere konsistent væskekvalitet gennem hele processen.

Fjernelse af DNA tidligere i oprensningsprocessen gør også en efterfølgende separationsproces meget mere effektiv. For mange kunder kondenserer dette nedstrømstrinene yderligere og øger også lægemidlets ydelse. 

Taknemmeligt arbejde: Design af løsninger, der kan hjælpe med at forbedre sundheden for alle

Reducering af procestrin og øget udbytte kan hjælpe med at gøre potentielt livreddende behandlinger mere tilgængelige. Desuden kan det reducere omkostningerne. 

Jonathan bemærker, at COVID-19 gav flere mennesker indsigt i, hvad mennesker med sygdom gennemgår – venter og håber på et helbredelsesmiddel eller en behandling. “Viden om, at vi arbejder på at fremskynde udviklingen af disse behandlinger, motiverer alle i vores gruppe,” siger han. “Vores biofarmaceutiske kunder har virkelig vanskelige problemer, de skal løse, og vores personcentrerede videnskab kan gøre livet bedre.”