In der Studie wurde mit Hilfe der WACKER-Technologie ein PASyliertes humanes Wachstumshormon als Modellprotein untersucht. WACKER hat dazu eine Zelllinie entwickelt und das PASylierte, mit
ESETEC® sekretierte Protein in hoher Ausbeute hergestellt. Mit der PASylation®-Technologie lassen sich Biopharmazeutika mit verlängerter Plasma-Halbwertszeit entwickeln, was die Herstellung von Arzneimitteln mit besserer Verträglichkeit und verlängerter Wirkdauer bei weniger häufiger Wirkstoffgabe ermöglicht.
Ziel der Studie war die Bewertung, ob klinisch etablierte therapeutische Proteine, die mittels PASylation® in ihren Eigenschaften verbessert wurden, durch moderne, kostengünstige Herstellverfahren mit hohen Ausbeuten produziert werden können. In der Studie wurde die auf E. coli-Bakterien basierende, proprietäre WACKER-Technologie ESETEC® zur Herstellung eines PASylierten humanen Wachstumshormons verwendet.
Die Machbarkeitsstudie zeigte nicht nur, dass sich das gewünschte PASylierte Protein, welches eine Sequenz von 600 Aminosäuren aus Prolin, Alanin und Serin trägt, mit ESETEC® erfolgreich produzieren lässt. Sie führte auch zu einer effizienten Zelllinie, die in der Fermentation hohe Ausbeuten (3-4 g/l) des korrekt gefalteten, voll funktionsfähigen Proteins im Kulturmedium akkumuliert. Dies ist bemerkenswert, da die Bereitstellung von ausreichenden Mengen an Aminosäure-Bausteinen aus dem bakteriellen Primärstoffwechsel für die Biosynthese großer PASylierter Proteine eine potenzielle Herausforderung darstellte. Detaillierte analytische Untersuchungen zeigten außerdem, dass das PASylierte humane Wachstumshormon in hoher Homogenität und in monomerer, nicht-aggregierter Form gebildet wurde, wobei die ausgezeichnete Rezeptoraffinität erhalten blieb.
Die PASylation® besitzt gegenüber der heutigen Standardtechnologie zur Verlängerung der Plasma-Halbwertszeit von Biopharmazeutika der PEGylation den großen Vorteil, dass ein teurer, meist nicht sehr selektiver chemischer Modifikationsschritt im Herstellungsprozess vermieden werden kann. Darüber hinaus sind die PAS-Aminosäuresequenzen im Gegensatz zu dem chemischen Polymer-PEG biologisch abbaubar. Sie reichern sich daher nicht in Zellen oder Organen an.
Das patentierte, auf E. coli basierende WACKER-Sekretionssystem ESETEC® ist eine bewährte Technologie zur kostengünstigen Herstellung von Proteinen und Antikörperfragmenten. Das System besteht aus einem von WACKER entwickelten und patentierten E. coli K12-Stamm, der die Fähigkeit besitzt, rekombinante Proteine während der Fermentation in nativer Konformation in das Kulturmedium zu sekretieren. Durch die Sekretion ins Medium wird die Aufreinigung des Zielproteins erheblich erleichtert, da aufwändige Prozessschritte wie Homogenisierung und Rückfaltung entfallen. Das macht die gesamte Herstellung wesentlich effizienter und kostengünstiger. Eine Reihe von Biopharmazeutika, die mit ESETEC® hergestellt wurden, befindet sich bereits in der präklinischen und klinischen Prüfung.
Dr. Thomas Maier, Geschäftsführer der Wacker Biotech GmbH: Wir sind begeistert von den ersten Ergebnissen unserer Zusammenarbeit mit XL-protein. Die PASylation® ist eine hochinteressante Technologie, um die Eigenschaften von Biopharmazeutika gezielt zu verbessern. Mit unserer innovativen ESETEC®-Sekretionstechnologie sind solche Produkte nun auch kostengünstig im industriellen Massstab herstellbar.
Prof. Dr. Arne Skerra, Geschäftsführer der XL-protein GmbH, bestätigt: Wir sind überaus zufrieden mit den Ergebnissen der Machbarkeitsstudie. Damit werden teure in-vitro-Modifikationsschritte vermieden, wie sie bei anderen derzeit verfügbaren Verfahren erforderlich sind. Die erfolgreiche Kombination unserer PASylation®-Technologie mit der ESETEC®-Sekretionstechnologie erweist hohes Synergiepotenzial für die effiziente und zügige Herstellung neuartiger therapeutischer Wirkstoffe mit dem für die biopharmazeutische Produktion etablierten Wirtsorganismus E. coli und dessen wohlbekannten Vorzügen.
Über PASylation®
PASylierung, die genetische Fusion mit einer strukturell ungeordneten Polypeptidsequenz aus Prolin, Alanin und Serin, ist eine neue Strategie, um das hydrodynamische Volumen biopharmazeutisch aktiver Protein zu vergrößern. Deren typischerweise schnelle Eliminierung durch Nierenfiltration kann so um ein bis zwei Größenordnungen verzögert werden, wobei das PAS-Anhängsel sich biochemisch inert verhält und leicht abbaubar ist. PASylierte therapeutische Proteine können daher in geringerer Dosis und weniger häufig verabreicht werden. Sie sind besser verträglich, was auch Perspektiven für das Life-Cyle-Management von etablierten Biopharmazeutika als Biobetters bietet.