Hogyan működik a pharming – Gyógyszerek genetikailag módosított állatokból

A farmtól a gyógyszertárig

Valahol egy klimatizált létesítményben tyúkok egy csapata tökéletesen hétköznapinak tűnő tojásokat tojik. De ha feltörünk egyet, a tojásfehérje egy olyan emberi terápiás fehérjét tartalmaz, amely képes egy ritka, életveszélyes betegség kezelésére. Üdvözöljük a pharming világában – a "pharmaceutical" (gyógyszerészeti) és a "farming" (gazdálkodás) szavak összevonásából született szó –, ahol genetikailag módosított állatok szolgálnak élő bioreaktorokként a gyógyszergyártás számára.

A koncepció tudományos fantasztikumnak hangzik, mégis a pharminggal előállított gyógyszerek már több mint egy évtizede a piacon vannak. Miközben a hagyományos biofarmakológiai gyártás a növekvő költségekkel és kapacitáshatárokkal küzd, a pharming radikálisan eltérő megközelítést kínál: hagyjuk, hogy a biológia végezze a nehéz munkát.

Hogyan alakítják a tudósok az állatokat gyógyszergyárakká

A pharming a rekombináns DNS technológiával kezdődik. A tudósok azonosítják az emberi gént, amely a kívánt terápiás fehérjét – egy enzimet, antitestet vagy hormont – kódolja. Ezután ezt a gént egy szabályozó DNS-szekvenciával egyesítik a célállatból, amely a fehérje expresszióját egy adott szövetbe, például az emlőmirigybe vagy a petevezetékbe irányítja.

Ezt a mesterséges DNS-konstrukciót, amelyet transzgénnek neveznek, egy megtermékenyített embrióba juttatják be, jellemzően mikroinjekcióval vagy vírusvektorokkal. A létrejövő állat minden sejtjében hordozza az emberi gént, de csak ott aktiválja, ahol szükséges. Kecskék és tehenek esetében a fehérje a tejben jelenik meg. Csirkékben a tojásfehérjében halmozódik fel.

Miután az állat felnő és tejet kezd termelni vagy tojást tojni, a célfehérjét kivonják és tisztítják szabványos biokémiai technikákkal. Maga az állat nem sérül meg – a kecskéket normálisan fejjük, és a tyúkok a szokásos rendjük szerint tojnak tojást.

Valódi gyógyszerek, valódi betegek

Az első pharminggal előállított gyógyszer, amely eljutott a betegekhez, az ATryn volt, egy rekombináns humán antitrombin, amelyet transzgénikus kecskék tejében termelnek. Az Európai Bizottság 2006-ban, az amerikai FDA pedig 2009-ben hagyta jóvá. Az ATryn az örökletes antitrombinhiányt kezeli, egy véralvadási zavart, amely körülbelül minden 5000. embert érint. A gyártója szerint egyetlen transzgénikus kecske évente annyi antitrombint termel, mint 90 000 emberi véradás.

2015-ben az FDA jóváhagyta a Kanuma (sebelipáz alfa) nevű rekombináns enzimet, amelyet genetikailag módosított csirkék tojásaiban termelnek. A Kanuma a lizoszomális savas lipáz hiányt kezeli, egy ritka örökletes állapotot, amely a zsír veszélyes felhalmozódását okozza a májban és a lépben. Ez lett az első gyógyszer, amelyet csirketojásban gyártottak és emberi felhasználásra engedélyeztek.

Miért jobb a tojás és a tej, mint az acéltartályok

A hagyományos biofarmakológiai termelés emlőssejt-kultúrákra támaszkodik, amelyeket rozsdamentes acél bioreaktorokban termesztenek – ez a folyamat hatékony, de költséges és lassan skálázható. Egy új termelőüzem építése több százmillió dollárba kerülhet és évekig tarthat.

A pharming számos előnyt kínál:

• Alacsonyabb költség: Az állatok fenntartása viszonylag olcsóbb, mint az ipari sejtkultúra-létesítményeké.
• Gyors skálázás: Több állat tenyésztése gyorsabb, mint új gyárak építése.
• Magas hozam: Egy tyúk évente akár 300 tojást is tojhat, és a Roslin Intézet kutatói kimutatták, hogy mindössze három tojás is képes klinikailag releváns gyógyszeradagot biztosítani.
• Megfelelő fehérjehajtogatás: Az állati sejtek természetesen hozzáadják azokat a komplex cukormódosításokat, amelyekre sok emberi fehérjének szüksége van a megfelelő működéshez – amit a bakteriális rendszerek nem tudnak megtenni.

Kihívások és etikai kérdések

A pharming nem mentes az akadályoktól. A mikroinjektált embriók körülbelül egy százaléka hoz létre élő állatot, amely megfelelően expresszálja a transzgént, ami időigényessé teszi az alapító állatok kezdeti létrehozását. A szabályozási felügyelet is összetett: a Kanuma FDA általi jóváhagyása a Állatgyógyászati Központja és a Gyógyszerértékelési és Kutatási Központja közötti koordinációt igényelte.

Az állatjóléti aggályok továbbra is fennállnak, bár a kutatók hangsúlyozzák, hogy a transzgénikus állatok nem mutatnak káros egészségügyi hatásokat, és normális életet élnek. A visszatartás egy másik szempont – a pharminggal előállított állatokat el kell különíteni az élelmiszerlánctól, hogy a terápiás fehérjék ne kerüljenek be az élelmiszerláncba.

Mi következik

A génszerkesztő eszközök, például a CRISPR fejlődése felgyorsítja és pontosabbá teszi a transzgénikus állatok létrehozását, ami potenciálisan javíthatja az alacsony sikerességi arányokat, amelyek történelmileg korlátozták a pharmingot. A kutatók új gazdaszervezeteket és expressziós rendszereket is vizsgálnak, hogy bővítsék az előállítható fehérjék körét.

Ahogy a komplex biológiai gyógyszerek – monoklonális antitestek, enzimhelyettesítők és új citokinek – iránti kereslet folyamatosan növekszik, a pharming bizonyított, skálázható alternatívát jelent, amely a világ legrégebbi iparágát a modern orvostudomány élvonalába emeli.