Dokaz za koncept nizkocenovne droge, narejene iz solate | 2020

Vsebina:

Anonim

Na šoli za dentalno medicino Univerze v Pennsylvaniji je Henry Daniell in sodelavci delali na premagovanju teh ovir z uporabo sistema na rastlinski osnovi za izdelavo zdravil, ki so stabilna na policah. V študiji, objavljeni v reviji Biomateriali Raziskovalci so potrdili sposobnost preživetja njihove metode za odobritev FDA in uporabo pri ljudeh, pri čemer so proizvedli učinkovito zdravilo, ki spodbuja toleranco na faktorje strjevanja krvi, ki bi jih lahko jemali bolniki s hemofilijo z uporabo liofiliziranih listov solate.

To je prvič, da je skupina pokazala komercialno sposobnost proizvodnje nizkocenovnih zdravil iz celih rastlin.

"To je mejnik na našem področju, da naredimo popolnoma funkcionalno zdravilo v rastlinah, ga proizvedemo v velikem obsegu in v količinah, ki so dovolj za klinične preskuse pri ljudeh," je dejal Daniell.

Daniell, profesorica in začasna predsednica oddelka za biokemijo Penn Dental Medicine, je višja avtorica študije.Sodelavci z Univerze na Floridi, ki jih je vodil Roland Herzog, so izvedli študije na živalih, Steve Streatfield iz Fraunhoferja v ZDA pa je omogočil obsežno proizvodnjo solate v podjetju, skladnem s FDA.

Študija temelji na prejšnjem delu skupine Daniell's, ki dokazuje sposobnost uporabe gensko spremenjenih rastlin za uvedbo beljakovin v telo, ki bi imunski sistem naučil prenašati faktorje strjevanja, ki se dajejo za zdravljenje hemofilije.

Običajno 20 do 30 odstotkov ljudi, ki dobijo infuzijo faktorja strjevanja, razvije protitelesa proti njim, ki vplivajo na zdravljenje. Prejšnja študija, objavljena v reviji Blood, je uspešno zaustavila in celo spremenila proizvodnjo teh zaviralcev faktorjev strjevanja, tako da je zdravilo na rastlinski osnovi dajalo mišim s hemofilijo A.

Ta študija je uporabila platformo za rastline tobaka za "rast" droge. Da bi ta pristop uporabili pri ljudeh, pa je Daniellova ekipa vedela, da morajo uporabiti različne rastlinske vrste.

Začeli so z delom solate, ki je zahtevala uporabo popolnoma drugačnega genetskega vektorja za uvedbo terapevtskega gena v DNK rastlinske celice, saj tobačni konstrukt ne bi deloval pri različnih vrstah. Potem ko so identificirali združljiv vektor, so uporabili podoben protokol kot prejšnje delo, ki je bombardiral liste solate s fuzijo terapevtskih beljakovin, koagulacijskega faktorja IX ali FIX, s podenoto kolere toksin B, ki omogoča, da beljakovina doseže imunski sistem. Nato so ovrednotili nastale rastline za tiste, ki so ga vzeli in nato zrasle te rastline do zrelosti.

Naslednji korak je bil zagotoviti, da bo zdravilo stabilno. Da bi to naredili, so zamrznili posušen rastlinski material, ga zmleti in analizirali nastali fini prašek za izražanje ravni fuzijskega proteina, da bi določili ustrezen odmerek in ocenili njegovo učinkovitost.

Podobno kot v prejšnjih poskusih so Herzogovi laboratoriji hranili miši hemofilije B z suspenzijo rastlinske celice, ki je vsebovala faktor IX strjevanja krvi dvakrat na teden osem tednov, nato pa jim je dala enak faktor strjevanja, kot ga jemljejo bolniki s hemofilijo za spodbujanje strjevanja krvi. Kot prej je bil njihov produkt uspešen: miši, ki so dobile zdravilo, so močno zavrle tvorbo inhibitorjev v primerjavi z nezdravljenimi živalmi, tudi če so bili testirani različni odmerki zdravila.

"Ena ključnih ugotovitev naše študije je bila, da smo ugotovili, da je naše zdravilo učinkovito v vsaj 10-kratnem razponu odmerkov," je dejal Daniell.

Takšna fleksibilnost je pomembna za prevajanje zdravila na človeka, saj lahko pride do individualnih sprememb v tem, kako se zdravilo presnavlja v črevesju, saj se rastlinske celice razčlenijo s komenzalnimi bakterijami.

V delu so raziskovalci uporabili dva različna rastna sistema. Ena je bila v rastlinjaku na Pennovih kampusih Pennovation Works, visokotehnološkem objektu, ki goji rastlino v tleh in uporablja naravno svetlobo. Drugi je bil objekt Fraunhofer USA, ki natančneje ponazarja, kako bi potekal komercialni farmacevtski proizvodni obrat z uporabo hidroponskega sistema in umetne razsvetljave.

"Kljub dejstvu, da so rastline v rastlinjaku prejemale 50-krat več svetlobe, je bil Fraunhoferjev donos precej blizu naših in precej dober," je dejal Daniell. "Na 1000 kvadratnih metrih lahko proizvedejo 36.000 odmerkov."

Hidroponski sistem se lahko zlahka poveča z dodajanjem regalov in s tem uporabi navpičnega prostora, ki ga tradicionalni toplogredni plin ne bi mogel narediti. Raziskovalci so lahko vsakih štiri do šest tednov pospravili novo serijo solate, ki vsebuje farmacevtske izdelke.

S to študijo, ki potrjuje izvedljivost rastlinske biofarmacevtske proizvodnje v komercialnem obsegu, so raziskovalci odpravili več dragih ovir, ki ovirajo razvoj cenovno dostopnih tradicionalnih beljakovin. Metoda ne zahteva fermentorja, ni čiščenja, da bi zagotovili sterilnost in nobene hladne verige, da bi zdravilo ohranjali v hladilniku. Poleg tega so raziskovalci ugotovili, da so njihove kapsule ostale močne in učinkovite dve leti, s čimer so zagotovili, da je izdelek stabilen na policah, bolniki pa bi teoretično lahko zdravilo vzeli od doma.

"Ne samo, da smo pokazali resnično translacijske rezultate za pomoč bolnikom s hemofilijo," je dejal Daniell, "vendar pa to tudi spremeni način razmišljanja o dajanju zdravil na osnovi beljakovin ljudem.

"Trenutno zdravljenje nastajanja inhibitorjev pri hemofilijih stane skoraj milijon dolarjev in ni dostopno za pomemben segment populacije bolnikov," je dejal, "vendar je novo zdravilo dramatično cenejše in lahko ponudi celo boljšo rešitev za zdravljenje bolnikov s hemofilijo. Najpomembnejše je, da bo razvijanje nizkocenovne platforme za dostavo beljakovinskih zdravil omogočilo dostop do teh zdravil za veliko večino svetovnega prebivalstva.

Dodatni avtorji raziskave so bili Aditya Kamesh iz Penn Dental Medicine; vodilni avtor Liqing Zhu, Alexandra Sherman, Xiaomei Wang in Roland W. Herzog iz UF; Joey H. Norikane in Stephen J. Streatfield iz Fraunhoferja ZDA.

Novo Nordisk je podprl obsežno proizvodnjo, osnovno znanost pa sta podprla dva nacionalna inštituta za zdravje. Kratkoročno študentsko izmenjavo študentov za Liqing Zhu je zagotovila Nacionalna naravoslovna fundacija Kitajske.