BIOTECHNOLÓGIA ELJÁRÁSOK GYÓGYSZERÉSZI VONATKOZÁSAI ( Gyógyszerészi Biotechnológia ) Bálint Tamás SE Budapest / GYTK Szakgyógyszerész Képzés / A diasor az elhangzott előadás internetre szerkesztett változata./
BIOTECHNOLÓGIA ELJÁRÁSOK GYÓGYSZERÉSZI VONATKOZÁSAI Témakörök:
• • • • • • • •
Mi a biotechnológia? Kialakulása? – Története, fejlődése Főbb ágai / ágazatai Mezőgazdaság Ipar Gyógyítás/gyógyszerészet (Gyógyszerészi Biotechnológia) Gyógyszertani ágak / hatástani csoportok Példák…
BIOTECHNOLÓGIA* EREKY Károly magyar mérnök, mezőgazdász, 1919. mezőgazdasági miniszter, alkotta meg a *szót „A hús, zsír és tejprodukció biotechnológiája egy mezőgazdasági üzemben” Ereky Károly, Berlin, 1919. Def: „Élő szervezetek és termékeik felhasználása az emberi egészség és a környezet megváltoztatására.”
(Forrás: Hollo – Kralovanszky: Biotechnology in Hungary)
BIOTECHNOLÓGIA (BT)* • BT olyan idős a mint a „tudatosan gazdálkodó” emberiség: (*proto-biotechnológia: /etno-, klasszikus-/, ill. új-, modern-biotechnológia) VEPEX /Vegetable Protein Extract - növényi fehérjekivonat/ Takarmány levélfehérje népélelmezési hasznosítása úgy zöld növényekre-, mint növényi hulladékokra- vonatkozóan is. (A szecskázott alapanyag levét kisajtolják, élesztősítik /anaerob fermentáció/, centrifugálják, derítik, szárítják. Nagy karotintartalmú fehérjelisztek is előállíthatók így. A termék tejporral, karbamiddal vagy más anyagokkal dúsítható. Hő hatására a préselt léből alacsonyabb hőmérsékleten kloroplaszt-fehérjefrakció választható le, ami gyengébb biológiai értékű, majd magasabb hőnél nyerhető az értékesebb citoplazmás-fehérjefrakció.)
* (Forrás: Hollo – Kralovanszky: Biotechnology in Hungary)
Klasszikus biotechnológia (hagyományos biológiai technológia): • „olyan gyártási eljárást jelent, amelyben valamely élő szervezet vagy annak alkotórészei (pl: enzimek) végzik a termék előállítását” –> műszaki aspektus Új - modern – biotechnológia (lásd: IUPAC) ( Növényi biotechnológia) • Reprodukciós biotechnológia • Szomatikus sejtgenetika • Géntechnológia • GM növények: – Paradicsom: „Flavr-savr” / USA, 1994. – Lúdfű (Arabidopsis Thaliana)115mill.bázispár, 5Chroms, ARESA dán cég, gyökér N2->dioxid, 3-5 hét,(z->vörös)
ÚJ-, MODERN- BIOTECHNOLÓGIA „IUPAC” definíciója / Prof. Nyeste - BME • „a biokémiai, a mikrobiológia és a műszaki tudományok integrált alkalmazása, amelynek célja a mikroorganizmusok, tenyésztett (növényi v. állati) szövetek vagy azok részeinek((*)) technológiai felhasználása.” • „Nem egyszerű diszciplína, hanem komplex tudományterület, amelyben az innovációs súlypontokat a molekuláris biológia, a fiziológia (mikrobiális, stb.) az immunológia és a bioengineering tudomány képzi.” („International Union of Pure and Applied Chemistry”)
Definition / BIOTECHNOLOGY: ”Biotechnology is the integration of natural sciences and engineering sciences in order to achieve the application of organisms, cells, parts thereof and molecular analogues for products and services” European Federation of Biotechnology
”Biotechnology companies are defined as companies that use modern biological techniques to develop products or services to serve the needs of human health care or animal health, agricultural productivity, food processing, renewable resources, or environmental affairs.” Ernst & Young, The Global Biotechnology Report 2002
Biotechnológia: • Fehér(polimer / Vitamin / enzym-textil),
• Zöld-, • PirosRekombináns DNA technológia: Monoklonáris antitest:
International Pharmaceutical Federation (FIP) The Hague, 1912 Pharmaceutical Biotechnology: / 1994 „biotechnological issues related to pharmaceutical sciences.” Educating biotechnologists & "classical" pharmaceutical scientists about typical biotech issues, bridging the gap between these two fields of expertise. The major aim is to advance an understanding, and stimulate progress.
Pharmaceutical Biotechnology • Biotechnologically derived therapeutic proteins: insulin, human growth hormones, cytokines, enzymes, monoclonal antibodies, vaccines, blood products • Formulation and downstream processing of biopharmaceuticals • Dispensing biotechnology products • Diagnostic aids/tests for urine analysis, plasma glucose, plasma lipids, HIV, pregnancy and ovulation • Recombinant cell, pharmacological activities, therapeutically active medicines, • Transgenic organisms
INZULIN
Egyedülálló, hogy egy vitális gyógyszer felfedezését követő évben már világszerte alkalmazást nyerjen, valamint előállítói megkapják a legmagasabb tudományos elismerést: az orvosi és élettani Nobel-díjat, miként Banting és Macleod 1923-ban. „Zuckerharnruhr” ekvivalens-evidens kórkép fordítása volt régen a „czukros húgyár” Claude Bernard „piqûre diabétique”, a IV. agykamra alapjának célzott szúrásával előidézhető a hiperglikémia és glikozuria.
1869, Paul Langerhans a berlini Virchow-intézetben medikus munkatársként leírta a hasnyálmirigynek később róla elnevezett szigeteit. 1889 Mehring és Minkowski Strassburgból ismertette a pancreas kiírtása után fellépő klasszikus diabetikus kórképet. 1913-ban pedig a kanadai Macleod fiziológus professzor foglalta össze könyvben az összes addigi tudnivalókat.
INZULIN
BANTING 1921 tavaszán már tudta, hogy ha a pancreas kivezető csövét kísérleti állatokon lekötik, a mirigyállomány tönkremegy, de a „titokzatos anyagot” termelő szigetecskék épen maradnak (szövettani, funkcionális szempontból is). Savanyított alkohollal hatástalanították a hasnyálmirigy enzimjeit, majd az apróra vágott szervből konyhasóoldatos kivonatot készítettek. Alig 70 napi megfeszített munka után kétségbevonhatatlan eredmények jelentkeztek. Ez volt az első hormon, melynek segítségével a cukorbeteggé tett kutyák életét sikerült meghosszabbítani. A vágóhidak bőségesen biztosítottak marha-pancreast, a vágásra került vemhes állatokból származó magas inzulintartalmú embrionális agyagot. Az új csodaszert 1922-ben már emberen is kipróbálták: először a torontói General Hospital, illetve a bostoni Joslin professzor belosztályán.
(Forrás: TK, Product Monograph)
Inzulin: EUXUBERA Pfizer & Nektar Therapeutics Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) és az EMEA 2006 január végén szinte egy időben engedélyezte a belélegezhető (inhalációs) inzulint, amely száraz por formájában a szájüregen keresztül juttatható a tüdőbe. Az így bevitt inzulin teljes mértékben megegyezik a tűszúrás során keringésbe kerülő inzulinnal, de a folyékony inzulinnal szemben a por szobahőmérsékleten is tárolható, így a betegek gyakorlatilag bárhová magukkal vihetik. (vö.: haszon vs. kockázat kérdésköre?)
Inzulin: EUXUBERA Pfizer & Nektar Therapeutics EXUBERA inhalált inzulin megváltoztathatja a cukorbetegek életminőségét, sokaknak kell ugyanis napi akár öt alkalommal is injekciót adniuk maguknak. A gyógyszer új formája azonban betegenként évi 500+ fontba kerül, Brit National Health Service (NHS) egészségbiztosító, szerint. Rutin alkalmazását egy brit kormánybizottság jelenleg elutasította. Becslések szerint Nagy-Britanniában 800 ezren használnak inzulin injekciót a diabetes tüneteinek kezelésérre. A szám minden bizonnyal még nőni fog. (költséghatékonyság kérdésköre?)
Pharmaceutical Biotechnology Biotechnologically derived therapeutic proteins: • insulin, • human growth hormones, • cytokines, • enzymes, • monoclonal antibodies, • vaccines, • blood products
Cytokinek • • • • •
IFN-alfa (2a, 2b, aN1) IL2 G-CSF GM-CSF EPO
(Forrás: Product Monograph)
(Forrás: Product Monograph)
Ig / MAB (Forrás: Product Monograph)
Szabadalmazás,Törzskönyvezés
Forrás: Vizi E. Szilveszter (szerk.): Humán farmakológia /módosítva/
Szabadalmazás (1995. évi XXXIII. tv.) a Törzskönyvezés (52/2005. (XI.18.) EüM találmányok szabadalmi oltalmáról:
• új • feltalálói tevékenységen alapuló • iparilag alkalmazható találmány
rendelet) az emberi alkalmazásra kerülő gyógyszerek forgalomba hozataláról:
• minőség • relatív ártalmatlanság • hatékonyság
„BIOSIMILARS” Hasonló biológiai gyógyszerek: BIOSIMILAR DRUGS ‘follow-on biologic’ („„BIO-GENERICS””)
„BIOSIMILARS” Hasonló biológiai gyógyszerek: Somatropin: GENOTROPIN / OMNITROP 2006 januárban hagyta jóvá az Európai Gyógyszerügynökség (EMEA) az első hasonló biológiai gyógyszert - növekedési hormont. A készítményt a svájci Novartis AG Sandoz GmbH gyártja, EMEA szerint a vizsgálatok során beigazolódott: minősége, relatív ártalmatlansága, hatékonysága, hasonló a Pfizer Genotropin „eredetijéhez”. (egyenértékűség megállapítása)
Hasonló biológiai gyógyszerek: Somatropin: GENOTROPIN / OMNITROP
Omnitrope 2006 április 20-án kapta meg a hivatalos piaci forgalmazási engedélyt. Az Európai Unió a világon elsőként alkotott a hasonló biológiai gyógyszereket készítményekre vonatkozó jogszabályt. Az ilyen törvényes rendelkezések hiánya más országokban, így például az Egyesült Államokban, versenyelőnyhöz juttathatja az EU hasonló biológiai gyógyszereket gyártó iparát.
BIOSIMILARS, BIOSIMILAR DRUGS ‘follow-on biologic’(„„BIO-GENERICS””)
Generics vs. Biopharmaceuticals
Generics vs. Biopharmaceuticals
Klasszikus biológia + orvosi technika • 1971, Dr. Robert Geoffry Edwards: „in vitro fertilisatio” + „in vitro human embrio retransfer” + kihordás / császár metszés-> ETIKAILAG NEM FOGADHATÓ EL... • 1978 Louise Brown, az első megszületett emberi „lombikbaba” • 2006 Louise Brown várandós...
• 1960 –1970 „emberi klónozás elvi vitája”: Dr. Leon Kass, Dr. Paul Ramsey • 1997. febr.23. „Dolly bárány” Dr. Ian Wilmut /277 kisérlet- 3 élő embrio – 1 Dolly / 2003: Dolly-t betegségei miatt terminálták
• Tiltott a Humán Klónozás ...!!!
Biotechnológia: Rekombináns DNA technológia már ismert forrás: E.coli, Kínai Aranyhörcsög Ovárium szövettenyészet (CHO), de transgenic biotechnology kecsketej: (r-DNS human véralvadásgátló protein) „ATryn AntiThrombin alfa 1750IU powder Genzyme” (22 Feb. 2006, the Committee for Medicinal Products for Human Use (CHMP) adopted a negative opinion, refusing the marketing authorisation. / www.emea.eu.int 05/09/06 Centrally Authorised Medicinal Products for Human Use (positive opinion risk vs. benefit) www.emea.europa.eu)
pók, selyemhernyó, tyúk... /„Szép új világ…?” A.HUXLEY??? (Aldous (Leonard) HUXLEY 1894-1963, English novelist, essayist, critic.)
(alkalmazás: “UK. Immigration Officer”; “DOLLY”; “O.J. Simpson”)
Dolly, PPL Therapeutics, edinburghi Roslin Intézet, Quebec-i Nexia Biotechnologies Génmódosított juhok tejéből kivont hatóanyag a rekombináns alfa-1 antitripszin (AAT), lelassíthatja olyan tüdőbetegségek kifejlődését, mint az öröklött tüdőtágulás és a cisztás/tágulat/fibrózis/elhalás/ (CFTR) (CFTR 1:2’500-4’000 élve születésre, autószómális recesszív). Eredmény nélkül lezárt projectben állítólag német Bayer gyógyszergyár volt a partner.
Dolly, PPL Therapeutics, edinburghi Roslin Intézet, Quebec-i Nexia Biotechnologies PPL skóciai biotechnológiai cég 1996 bejelentette, hogy a Roslin kutatóintézet által kidolgozott tudományos módszerrel egy bárány testi sejtjéből sikeresen klónozott.
Quebec-i Nexia Biotechnologies a PPL-által kidolgozott módszerrel a jövőben nagy mennyiségű pókselymet tudnak előállítani, amelyet sebvarrócérnaként használhatnak szemműtéteknél ill. mesterséges ínszalagot állíthatnak elő /cég bioacélként (BioSteel) emlegeti/. DuPont, 3M már régóta kísérletezik pókselyem laboratóriumi előállításával
„Snuppy” afgán agár klónkutya Seoul National University Puppy/ Woo Suk Hwang A kutya klónozása rendkívül nehéznek számít, kísérletsorozatnál magasabb a hibaszázalék, mint macska vagy ló klónjánál. Módszer: skót Ian Wilmut által kidolgozott klasszikus Dollyeljárás, a szomatikus (szervspecifikus) sejtmag átvitelének elve.
Az eljárásban a három éves kan afgán agárból, bőrsejteket vettek. A sejtek magjait más állatok petesejtjeibe ültetik, amelyeket ezt megelőzően megfosztottak saját sejtmagjuktól. A kutyákkal végzett ilyen kísérletek azon buktak meg, hogy igen nehéz az állatokból érett petesejteket kinyerni. Itt összesen 1095 petesejtbe ültették bele a kifejlett kutya testi sejtjeiből kinyert sejtmagokat.
„Snuppy” afgán agár klónkutya -Seoul National University Puppy. Woo Suk Hwang Az osztódásnak indult petéket pedig 123 szuka között osztották szét. Csak három (3) sikeres vemhesség volt, de ebből is egy (1) vetéléssel végződött. A megszületett két (2) kiskutya közül az egyik 22 naposan tüdőgyulladásban elpusztult, a másik klón Snuppy császármetszéssel jött világra és életben maradt. Elhullott klón-testvérét természetes úton ellették. SNUPPY 2005 augusztusban már 14 hónapos afgán agár, a kutatók szerint egészséges, és nincsenek anatómiai rendellenességei.
„Snuppy” afgán agár klónkutya -Seoul National University Puppy. Woo Suk Hwang A klasszikus klónozási eljárást már sikerrel alkalmazták juhok, egerek, tehenek, kecskék, sertések, nyulak, macskák, öszvérek, őzek és lovak esetében, amelyek akár mind „működhetnek” XXI.sz-i bio-gyógyszer-alapanyag-gyárként... Információk szerint Dél-koreai kutatók 2004-ben első alkalommal hagytak emberi embriót olyan stádiumba fejlődni amiből embrionális őssejtet lehetet nyerni, de ezt később megcáfolták.. Továbbá a sztárprofesszor Woo Suk Hwang bevallotta számos korábbi csalását, egyedül SNUPPY kutya klónozását nevezte meg valóban kivitelezett és sikeres kísérletnek. (lásd pl: Erika Check Technical issues provoke concern over biology paper www.nature.com 06 Nov 2006 News ) (Záró megjegyzés: Gyógyszerészi Biotechnológia történetét az Élet írja tovább, de az igények, lehetőségek alakítják…)
Javasolt szakirodalom (1): • PHARMINDEX KOMPENDIUM 2006 (az előadáson említett összes gyógyszer megtalálható) • Vizi E. Szilveszter (szerk.): Humán farmakológia • SE Egyetemi Gyógyszertan könyv • Dudits Dénes Heszky László: Növényi biotechnológia és géntechnológia / Agrinform Kiadó, 2000.
• James D. Watson: DNS / HVG kiadó, 2004. • www.biotechtanitas.hu / előadások • www.mkt.bme.hu/kornybiol/2005/gep1-bevezet_print.pdf • Product Monograph: IntronA, Roferon, Cons. Interferon, Remicade,...
Javasolt szakirodalom (2): • G. Brooks (Ed.) Biotechnology in Healthcare: An introduction to Biopharmaceuticals. The Pharmaceutical Press, UK. 1998. • G. Brooks (Ed.) Gene Therapy. The Use of DNA as a Drug. The Pharmaceutical Press, UK. 2002. • D.J.A. Crommelin, R.D. Sindelar (Eds.) Pharmaceutical Biotechnology, Taylor and Francis, UK. 2002. • Daan Crommelin et al: Pharmaceutical evaluation of biosimilars: important differences from generic lowmolecular-weight pharmaceuticals EJHPvol.11.2005/1 p.11-17. • S.K. Niazi: Handbook of Biogeneric Therapeutic Proteins: Regulatory,Manufacturing, Testing, and Patent Issues, CRCTaylor&Francis, 2006.
• John Newell: The gene shifters / W.H.Allen & Co Plc 1989. • Advances in Biochemical Engineering / Biotechnology Publisher SPRINGER – VERLAG HEIDELBERG • Hollo – Kralovanszky: Biotechnology in Hungary
Köszönetnyilvánítás: Prof. Gavin Brooks, University of Reading, UK Dr. Duda Ernő /Elnök, CEO/ (www.biotechtanitas.hu) SOLVO BIOTECHNOLOGY, HUNGARY MAGYAR BIOTECHNOLOGIA SZÖVETSÉG SPRINGER – VERLAG HEIDELBERG kiadó az előadás elkészítéséhez nyújtott segítségért!
