Bezárás
Biotechnológikaland

Géntechnológia a gyógyszerészetben – Módosított fehérjék és peptidek

(Biotechnológikaland No66)

Valószínűleg a legnehezebb, de egyben a legtöbb meglepetést tartogató rész lesz az, amibe most belevágok, hiszen az elérhető szűkös forrásokon is látszik, hogy szabadalmakkal körülkerített terület ez, ahol a nemzetközi ismeretterjesztés nagy késéssel követi csak az eseményeket. A hazai orvostudomány nem éppen nyitott és kommunikatív ezen a területen, saját belügyének tekinti a 2006 óta felgyorsult változásokat. A GM-mikroszervezetek által előállított inzulin kiemelhető példa arra (címkép), hogy az orvostudomány régen – 1986 óta – használta már ezeket a gyógyszereket, miközben a súlyos vitáink a bevezetés előtt álló GM-növényeken keresztül a mezőgazdasági géntechnológia formáira és tényeire fókuszált. Megjegyezhetjük, hogy a gyógyszerészeti és mezőgazdasági felhasználás között több alapvető különbség van.

A gyógyszerészetben zárt fermentorban (216. kép) GM-szervezet/GM-sejtvonal állít elő ritka, gyógyászati fehérjét, amit körültekintően tisztítanak, majd felhasználnak (vö. zárt technológia). Eközben a GM-mag elvetésre kerül, majd a GM-növény szabadon szórja a pollenjét, kereszteződik a természetben módosítatlan formáival, hoz létre interspecifikus (faj-) és intraspecifikus (fajta-) hibrideket (vö. nyílt technológia). Ezen az úton a transzgén kikerül az ellenőrzésünk alól, és idegenbeporzóknál a vele egyidőben virágzó hagyományos fajtában is megjelenhet. A géntechnológiával módosított szervezet (GMO) és hasznosított, kissé különböző fehérjetermékének (rekombináns) szabályozása ma eltér egymástól. A GM-élőlények közvetlen (mezőgazdaság) és közvetett (termékeit használja a gyógyszerészet) használata más típusú megítélést és szabályozást igényelnek.

További lényegi különbség, hogy míg a módosított fehérjék/peptidek használata (sokszor nincs választási lehetőség) jó esetben az orvos és a beteg közös mérlegelése után történik, addig a GM-növényeket és GM-állatokat élelmiszerként fogyaszthatjuk. Az élelmiszerek azonban sokfélék és egymással helyettesíthetők. A választási lehetőség nagy. A GMO-jelölés adhat arra lehetőséget, hogy a fogyasztó dönthessen. Az Egyesült Államokban nincs kötelező GMO-jelölés, így ez a jog nem érvényesülhet, szemben az elővigyázatosság elve alapján szabályzó Európai Unióval. Az engedélyezés eltérése sokféle kereskedelmi konfliktust eredményezhet a két államszövetség között.

A rekombináns fehérjék és peptidek tápcsatornán át alkalmazható formái ritkák, hiszen ott a fehérjeemésztésnek vannak kitéve. Ehhez a fehérjéket (pl. vakcina) módosítani kell, amelyet növényekkel (pl. burgonya és paradicsom – Norwalk vírus, banán – hepatitis B stb.) való termeltetéssel oldhatnak meg. A vakcina-termelő növények (a glikolizáció során xilóz kerül a fehérjére) hasonlóan szigorú elbírálás alá kell hogy essenek, mint a mezőgazdasági felhasználáskor. Különösen vonatkozik ez idegenbeporzókra, de ez esetben a fakultatív önbeporzókra is. Nem véletlen szerintem, hogy a fejlődő világban próbálják ezek termeltetését és felhasználását megoldani. Közülük a vegetatív szaporítású növényfajok (pl. banán és burgonya) a legjobb megoldások, hiszen ezek módosított génállománya nem könnyen kerül be így a köztermesztésbe. Általában a rekombináns gyógyszereket infúzió vagy injekció formájában közvetlenül juttatják a vérkeringésbe.

Az európai gyógyszer-engedélyezést az Európai Gyógyszerészeti Ügynökség (European Medicines Agency, EMA) végzi, amely gyógyszerészeti területen az amerikai FDA-hoz hasonló tevékenységet végez. Mindkét terület engedélyeztetése a biohasonló (biosimilar, follow-on-biologics) vegyületek engedélyeztetése területén máig bajban van.

216.kép: Rekombináns fehérje előállítása fermentorban (Forrás)

A napjainkban rendkívül erőteljesen növekvő piacú, géntechnológiával előállított fehérje/peptid gyógyszereink csoportjaiból az alábbiakat emelhetjük ki: citokinek, interferonok, interleukinek, enzimek, hormonok, monoklonális antitestek, vakcinák és véralvadást segítő faktorok. Előre bocsátom, hogy e cikk írásakor a csöppet sem könnyű adatfeldolgozás során komoly meglepetésként ért a géntechnológiával előállított gyógyszerek magas száma. Közel nyolcvan gyógyszerészeti gyakorlatba került hatóanyagról emlékezem meg ebben az írásban (8-10. táblázatok), de ez korántsem sem az összes. Várható – a szabadalmak lejárta után – az erőteljes generikus aktivitás is, ami a hatóanyagok számát 5-10-szeresére emeli majd. Beszéltem nem olyan régen végzett gyógyszerészekkel is, akik azt mondták, hogy a rekombináns hatóanyagokat nálunk csak a kórházi-klinikai szakgyógyszerészetet választók tanulják részletesen, vagyis a patikákban dolgozó kollégáik esetleg nem, s korábbi hatósági találkozásaim – mint a Géntechnológiai Eljárásokat Véleményező Bizottság hajdani elnöke – is arról győztek meg, hogy a gyógyszerészetben nem következett be olyan éles konfrontáció, mint a mezőgazdasági géntechnológia gyakorlatában. Én úgy érzem, hogy máig kevés hazai információ áll rendelkezésünkre. Az elérhető farmakológiai szakkönyv 2016-os változata tartalmazza már a rekombináns gyógyszereket, de a 2011-es világhálón lévő még nem.

A gyógyszerészetben a géntechnológiai terminológia is kissé eltérő. A géntechnológiával módosított mikroszervezetek, sejtvonalak, növények és állatok termékeit rekombinánsnak mondják. Használják a transzfekció (prokarióta genetikai elem működtetése eukariótában) és a génsebészet szavakat is, ez utóbbi igen fejlett eufemizmus (vö. szépelgés), ami ugyan reklámértékű, de különösen a soksejtűek vonatkozásában nagyon távol áll az igazságtól. A rekombináns szó utal arra, hogy az előállítás során az eredeti örökítőanyag módosításra került, s a létrejött transzgenikus szervezet/sejtvonal új típusú, az eredetihez hasonlatos fehérjét vagy peptidet állít elő, amely tisztítás után gyógyszerként használható. Ez elvileg ugyanaz, mintha módosított mikroorganizmus/növény által elállított, minőségében teljesen új, tisztított fehérjefélét (vö. élesztő által előállított hús) vagy étolajat hoznánk forgalomba, ahol a módosított élőszervezet nincs már a termékben. Így kellene szabályozni a CellCap technológiával, Pseudomonas fluoroscens-ben termeltetett Cry-toxin tartalmú rovarölő szereket is (hazánkban nincsenek forgalomban), ahol a fermentáció végén a donor baktériumot elölik, vagyis nincs jelen a készítményben és csak rekombináns Cry-toxint tartalmaz.

Az előállítás módszere

A gyógyszerészeti célú fehérjék és peptidek (ezek a hatóanyagok sokkal nagyobbak, mint a klasszikus, kémiai szintézissel előállított válfajaik) előállítói lehetnek baktériumok (kiemelt szerepű közülük az Escherichia coli), mikroszkopikus gombák (megkülönböztetett faj közülük: Saccharomyces cerevisiae), illetve emlőssejtvonalak (a hörcsögpetefészek-eredetű CHO-sejtvonal – Chinese Hamster Ovary sejtek, és humán sejtvonalak is igen gyakoriak) vagy antitestek (többnyire egér és humán eredetűek). Említik rovarsejtvonalak, transzgenikus növények és transzgenikus állatok felhasználását is.

80.ábra: Transzgenikus Escherichia coli humán inzulingénnel (Mariano Caballero Zúñiga nyomán)

A baktériumok esetében a plazmidok a génbevitel eszközei. Ezek felnyitása és erre a helyre a kiszemelt transzgén bevitele (transzfekció) a cél. A plazmidok bevitele itt konjugációval is lehetséges, de erre a célra már többféle módszer ismert (lásd a következő részben). A létrejött transzgenikus szervezetet ezt követően zárt rendszerű körülmények között felszaporítják és azok a számukra idegen, funkció nélküli rekombináns fehérje szintézisébe kezdenek (80. ábra). A terméket végül a GM-szervezettől elkülönítik (utóbbit sokszor elölik), és a gyógyhatású fehérje körültekintő tisztítás után kerül gyógyszerként felhasználásra.

A poszttranszlációs módosítás a mikroorganizmusok esetében csekély hatásfokú, vagyis az emlőssejtvonalak és a GM-állatok a természeteshez közelebb álló fehérjéket állítanak elő. Ez azt jelenti, hogy dacára az azonos DNS-nek, a róla átíródó fehérje térszerkezete kismértékben el fog térni attól függően (vö. biohasonló), hogy milyen donorszervezet állította elő.

A transzláció az a folyamat, amikor az örökítőanyagról fehérje képződik. Az aminosavak azonos egymásutánisága nem az egyetlen meghatározója egy biológiailag aktív fehérje minőségének, amely az előállító sejtkörnyezetben kémiai módosítások útján térszerkezeti módosításokon esik át, ami a biológiai aktivitását befolyásolja. A prokarióta (Procaryota) baktériumok glikolizációs (81. ábra), γ-karboxilációs, foszforilációs és szulfatációs képessége igen szerény vagy hiányozhat is. Az Escherichia coli könnyű kezelhetősége tehát nem minden esetben jár együtt a sikeres gyógyszerészeti felhasználhatóságával.

81.ábra: A rekombináns fehérjék glikolizáltságának formái eltérő élőrendszerekben (NAGA – N-acetil-glükozamin; Houdebine, 2009 nyomán)

Valamelyest jobban használhatók az eukarióta (Eucaryota) élesztőgombák, azonban egyik egysejtű rendszer sem alkalmas például monoklonális antitestek előállítására. Problémák keletkezhetnek vakcina-előállításnál is, amennyiben diszulfidhidak nem jönnek létre, ami a működést befolyásolja. A rovarokra épülő rendszerekben a termelhető mennyiséggel vannak bajok. Növényekben a xilóz megjelenése, valamint a terminális sziálsav hiánya vezethet alkalmatlan, hibás fehérjeműködéshez. Ebben az esetben a nyílt termelési rendszer (pollenszórás) ugyanolyan problémákat okoz, mint a mezőgazdasági géntechnológia esetében, sőt az aktív fehérjék ellenőrizetlen termelése élelmiszernövényekben kifejezett megkérdőjelezi ezt a fajta gyógyszertermeltetést. A növények gyógyszerészeti felhasználásához egy időben sok reményt fűztek, de ebből máig csak igen kevés valósult meg.

Az aranyrizs ebből a legismertebb próbálkozás, amelyet hosszúra nyúlt kifejlesztése után 2017-ben engedélyeztek először, de a vele termeltetett provitamin mennyiségével a tárolás után már bajok vannak, vagyis gyógyászati használata nagyon is kérdőjeles. Ezt követte az aranybanán hasonló koncepciója is. A humán szérumalbumin (HSA) egyike azoknak a fehérjéknek, amelyeket vérkészítményben találunk. Éves forgalma a világon 500 tonna fölött van. Bizonyos betegségek esetén hipoalbunémia áll elő; ilyen alakulhat ki például alkoholizmus esetén a májcirrózis tüneteként. Sokféle próbálkozás után jelent meg az OrsHSA rizs, amelyben a szem oldott fehérjéinek akár 10%-a is HSA lehet. Az ecoHSA (Genlantis) patkánykísérletekben kevésbé bizonyult allergizáló hatásúnak, mint a vérplazmából tisztított HSA.

A transzgenikus állatokkal termeltetett rekombináns fehérje minősége a legjobb, azonban a biológiailag aktív vegyületek eltúlzott mennyiségei kifejezetten hátrányosan érinthetik a termelő állatok egészségét, ami az állatvédők tiltakozását válthatja ki. Állatoknál a vér, az általuk termelt tej és tojásfehérje azok, ahonnan rekombináns fehérjék/peptidek jó minőségben kinyerhetők. Az ATryn (rEVO Biologics) nevű véralvadásgátlót például transzgenikus kecskék tejéből állítják elő (8. táblázat), és a hozam 3 g antithrombin/l tej.

A gyógyszerként használatos rekombináns fehérjék

A géntechnológiai munkától hosszú út vezet el az alkalmazáshoz. A választott modellel való termeltetésnek hatékonynak és rentábilisnak kell lennie. Nem véletlen, hogy igen sok közülük fölöttébb drága a klasszikus gyógyszereinkhez viszonyítva. A 2014-ben megjelent pembrolizumab (Keytruda infúzió – Merck Sharp & Dohme), amit bizonyos rosszindulatú betegségek ellen használnak például ~1,1 millió forintba kerül, s az egyhavi kezelés ennek közel háromszorosa. A nagy molekulatömegű fehérjéknek a szervezetbe való bejuttatása, az ott hosszabb ideig való megmaradása, majd a célhelyre való jutása mind olyan kérdések, amelyeknek megoldása nem egyszerű. A rekombináns gyógyszerek egyik módosítási technológiáját pegilációnak hívják. Ez esetben polietilén-glikol hordozóról (drug delivery system) van szó, amely a fehérje-hatóanyag számára a célhely elérését segíti. Ez a módszer csökkenti a fölösleges immunválaszokat, és növeli az aktív keringési időt.

8.táblázat: Géntechnológiával előállított gyógyszerhatóanyagok 1 (CK – citokin, IL – interlukin; IF – interferon; IM – immunmoduláns; VA – véralvadás; visszavont – piros; hazánkban elérhető – zöld)

A gyógyhatású fehérjék előállítása korábban állati szervek feldolgozásán alapult, illetve humán vért (közel tízezer fehérjét tartalmaz) is feldolgoztak. A termék sok esetben hordozhatott addig ismeretlen eredetű kockázatot, hiszen olyan nem kívánatos fehérjék kerülhetnek bele, ami többlet-immunreakciót vált ki, illetve addig ismeretlen kórokozók (vírusok és prionok) kerülhetnek bele. A kezdetekben a HIV terjedésének is ismert formája volt. A rekombináns fehérjék ezt a rizikót kiküszöbölik. A véralvadással kapcsolatos rekombináns gyógyszereink egyike a legkorábbiaknak (8. táblázat). Az állatklónozás kezdetén világhírnevet szerzett Dolly bárány is olyan transzgenikus állat volt, ami a tejében humán véralvadás-gátló IX faktort termelt. A testi sejtmagra alapozott klónozás éppen ezt a tulajdonságát másolta.

A pegilált citokinekhez tartozó pegfilgrastim a legnagyobb gazdasági siker a 8. táblázat hatóanyagai közül. A neutropénia nevezetű kórképnél alkalmazzák, ami kemoterápia esetén gyakorta alakul ki. Segítségével a normális immunállapot hamarabb visszaállítható.

9.táblázat: Géntechnológiával előállított gyógyszer-hatóanyagok 2 (IG – immunglobulin; MA – monoklonális antitest; VK – vakcina; visszavont – piros; hazánkban elérhető – zöld)

A rekombináns gyógyszerek közül a legjelentősebb kereskedelmi siker a mab végű hatóanyagokhoz fűződik, amelyek monoklonális antitesteket jelentenek (9. táblázat). A gyógyászat autoimmun- és rosszindulatú betegségek esetében kifejezett várakozással tekint erre a területre. A klinikai kipróbálás haladottabb fázisaiban ma igen sok újat vizsgálnak közülük, vagyis a leggyorsabban expandálódó terület. A rekombináns antitestek egér (omab), egér/humán-kimérák (ximab), humanizált (itt az állati rész kisebb arányú; zumab) és humán (umab) antitestek is lehetnek.

10.táblázat: Géntechnológiával előállított gyógyszerhatóanyagok 3 (EN – enzim; HO – hormon; visszavont – piros; hazánkban elérhető – zöld)

A rekombináns gyógyszerek első sikere kétségtelenül a rekombináns inzulin volt (10. táblázat). Ma Esherichia coli (Eli Lilly, Sanofi-Aventis) és Saccharomyces cerevisiae (Novo Nordisk) eredetű készítményeket vásárolhatunk. Megkülönböztetünk rövid (Actrapid), ultragyors hatású inzulinokat (Humalóg, Novorapid), illetve közepes (Inzulatard, Humulin N) és hosszú hatástartamúakat (Ultratard, Levemir, Lantus). A hormonok területén a generikus fejlemények kivételével nem várnak jelentős bővülést.

A felsorolt gyógyszereket végig tekintve azt láthatjuk, hogy több, nehezen gyógyítható betegség, kemoterápia és transzplantáció tüneteinek enyhítésére nyílik ezen az úton lehetőség. Különösen vonatkozik ez a nehezen kezelhető rosszindulatú betegségek elleni gyógyszerekre. Megjelent a rekombináns területen a termékenységi programok (IVF, in vitro fertilizáció) egyik-másik gyógyszere is. A személyre szabott gyógyszerek megvalósulásának kora (ez ma gazdasági oldalról gyermeteg álmodozásnak tűnik) nem érkezett el, de előrelépés történt olyan területeken is, ahol ez fehérjegyógyszerek nélkül nem ment volna.

A rekombináns gyógyszerek piaca

Ezen a területen is gyakori, hogy kisebb innovatív géntechnológiai cégek jelennek meg a fejlesztésben, amelyek közül a sikereseket a termékeikkel együtt felvásárolják a multik. A 2017-es piacvezetők között sorolhatjuk fel az AbbVie, Amgen, Bayer, Merck, Pfizer, Roche és Sanofi-Aventis cégeket. A top 15 legjobban fogyó gyógyszerhatóanyag közül 2017-ben 11-et rekombináns technológiával állítottak elő. 2017-ben az adalimumab hatóanyag (AbbVie) – hasonlóan mint 2016-ban – egymaga ~18 milliárd US $ forgalmat bonyolított (82. ábra). Az immunszupresszáns hatású monoklonális antitestből – amit artritisz, pszoriázis, Crohn-betegség és Bechterew-kór esetében alkalmaznak elsősorban – négy injekció 275 ezer forintba kerül, vagyis a hozzáférés többnyire csak a tehetősek számára elérhető lehetőség. Az inzulinpiacon ma igen sok készítmény található és a Novo Nordisk a piacvezető.

2012-ben a termékek piacán az anti-TFN– (~27 milliárd US $) és a daganatellenes antitestek (~24 milliárd US $) valamint az inzulin-hatóanyagok (~19 milliárd US $) vezettek. Az anti-TFN (tumor necrosis factor) gyógyszerek az autoimmun betegségek (artritisz, Crohn-betegség, lupus stb.) elleni gyógyszerezés sikereként említhetjük. Az anti-TFN gyógyszerek -utáni 2017-es bevétel, csak a top 15 szerint ~40 milliárd US $ körül van, míg a daganatellenes antitestek piaca is ~30 milliárd US $ fölé került, vagyis öt év alatt a piacbővülés igen erőteljes. A forgalom bővülésének részbeni oka viszont az ezen a területen bekövetkező drasztikus áremelkedés is.

A szklerózis multiceps gyógyszereknél például a Copaxone (glatiramer, Teva) ára az 1996-os bevezetési 8,3-ról 2017-re 91,4 US $- ra emelték, ami tízszeresnél is magasabb. Hasonlóan az 1996-ban bevezetett Avonex (interferon beta-1a, Biogen – 8,6 → 87,3), az 1993-tól ismert Betaseron (interferon beta-1b, Bayer, 11,5 → 91,3) és a 2002-ben bejegyzett Rebif (peginterferon beta-1a, Merck-Serono, 15,3 → 91,0) esetében. A bevezetéskori kedvezményes rekombináns interferon árak tehát mára rendkívüli magasságokba szöktek.

2012-ben a legtöbb rekombináns gyógyszer az emlőssejtvonalakhoz (~52%) kötődött, ezt az Escherichia coli (~24%) és a Saccharomyces cerevisiae (~20%) követte. Igen csekély hányad (~4%) tartozik a többi donorszervezethez.

82.ábra: 2017-ben a top 15 legnagyobb hasznot hozó gyógyszerészeti hatóanyagok (Megjegyzések – rekombináns hatóanyagok színesek: kék – anti-TFN, lila – daganatellenes, zöld – hormonális, sárga – vakcina, piros – citokin, fehér – nem rekombináns hatóanyag; a nyilak a 2016-os forgalomhoz képest 10%-ot meghaladó változásokat mutatják)

A géntechnológia sikeressége a gyógyszerészetben átütő. Nem jelenti ez azt, hogy mindez a mezőgazdasági válfajára is kiterjeszthető lenne (miközben az itteni termékbővülés még nagyobb), hiszen az eltérések nagyon lényegiek. Az esetről esetre való termékbírálat nem kerülhető meg, amit a hazai pro-GMO szószólói valahogy rendszeresen elfelejtenek. A hazai törvényi szabályozás ma korszerűtlen és genetikai értelemben elavult. A géntörvény alkotói európai szinten sem hoztak létre egységes szabályozást, s mivel hazánkban a mezőgazdasági tárcánál fogalmazták ennek első jogi változatát, az egyéb területek (textil-, élelmiszer- és gyógyszeripar) szabályozása máig nagyon bizonytalan, és szerintem nem is megfelelően illeszkedő. A fenti tartalom számomra némi magyarázattal bír az egészségügy nagy fokú hallgatagságára a mezőgazdasági géntechnológia ügyében, hiszen talán arra gondolnak, hogy a mezőgazdaság területén tapasztalható Európai Uniós szigor a gyógyszerészet területére is átterjedhet, vagyis a korai egészségügyi megszólalások előbb ritkábbá váltak, s ma már csak sporadikusak.

Nem tudom végül megkerülni az általános tájékozatlanságot, ami a rekombináns gyógyszerek körül van. Rekombináns inzulint használó ismerőseim többsége nem tudja mit jelent a gyógyszerén a megkülönböztető felirat (recombinant, rDNA). Sem az orvos, sem a gyógyszerész nem világosította fel őket erről. Nem tartozna rájuk? Az egészségügyiek itt is úgy gondolják, úgysem értené meg a beteg, vagyis hiábavaló próbálkozás, elvesztegetett idő lenne? Ismét a genetika oktatásának hazai szegényessége felé kanyarodtunk vissza, amin változtatni illene. Hozzátehetem persze, hogy inzulin esetében – a géntechnológia elutasítása esetén (nem látom itt ennek a jó okát) – ma már nem lenne megoldás, mert a gyógyszerpiacon csak rekombináns változatok léteznek.

Darvas Béla

Előfizetőket keresünk – támogasd az Átlátszót

Az Átlátszó nonprofit szervezet, nem fogadunk el pénzt politikai pártoktól vagy az államtól. Rád viszont nagyon számítunk!

Támogatom