Przełom w oczyszczaniu otwiera drogę do niedrogich szczepionek
Szczepionki to nieodzowny element zdrowia publicznego. Jednakże wytwarzanie szczepionek wymaga wdrożenia niezwykle drogiego i pochłaniającego ogromne ilości wody procesu separacji i oczyszczania biofarmaceutyków. Zapotrzebowanie na zasoby jest szczególnie duże w krajach rozwijających się, w których korzystanie z wody w sposób zrównoważony jest dość problematyczne. „Po wytworzeniu biofarmaceutyku w bioreaktorze trzeba zająć się jego ekstrakcją, oczyszczeniem i nadaniem mu odpowiedniej postaci”, wyjaśnia koordynator projektu DiViNe, Manuel Carrondo, dyrektor Instytutu Biologii Eksperymentalnej i Technologii (iBET) w Portugalii. „W przemyśle produkcji szczepionek procesy oczyszczania są szczególnie złożone, jako że wszelkie zanieczyszczenia trzeba usunąć w kilku etapach eliminacyjnych. Stosowane obecnie procesy oczyszczania umożliwiają uzyskanie jedynie niewielkich ilości produktów, a ponadto stanowią nawet 80 % całkowitych kosztów produkcji”, dodaje Carrondo.
Zrównoważona produkcja szczepionek
Twórcy unijnego projektu DiViNe postanowili rozwiązać kwestię wysokich kosztów i problemów środowiskowych poprzez opracowanie zintegrowanej platformy do oczyszczania szczepionek, która oferuje wyższą wydajność produkcji oraz wywiera mniejszy wpływ na środowisko. Udało się to osiągnąć głównie poprzez połączenie dwóch innowacyjnych technologii – nanofityn (sztucznych białek, które potrafią selektywnie wiązać antygeny) oraz oszczędzających energię, wysoce selektywnych membran biomimetycznych. „Nasi partnerzy z firmy Affilogic i Instytutu iBET zaproponowali nanofityny jako kandydatów na środki farmaceutyczne, my zaś zaczęliśmy się zastanawiać, czy nanofityny można wykorzystać w procesie przetwarzania szczepionek”, wyjaśnia Carrondo. „To był początek projektu DiViNe”. Pierwszy etap oczyszczania wiąże się z fazą przechwytywania, w której ma miejsce izolowanie i tworzenie postaci stężonej docelowego produktu, którym zwykle jest biofarmaceutyk. W projekcie DiViNe specjalnie zaprojektowano nanofityny tak, by „przechwytywały” trzy rodziny szczepionek; tę tak zwaną „koncepcję powinowactwa” wykorzystano do oczyszczania szczepionek po raz pierwszy. Te „selektywne pod względem powinowactwa” nanofityny są powiązane z kulkami chromatograficznymi umieszczanymi w kolumnach przez firmę Merck KGaA, przez które przepływa bulion po opuszczeniu bioreaktora. Wyodrębnia się z niego antygeny, zaś wodę i zanieczyszczenia usuwa. Na koniec w buforze gromadzi się oczyszczony antygen z kolumny. Drugą kluczową innowacją było umieszczenie w porowatej membranie akwaporyn – białek pomagających komórkom wchłaniać wodę. Wykazano, że jest to niskoenergetyczny sposób oddzielenia wody od zanieczyszczeń i dopilnowania, by taką wodę można było ponownie wykorzystać w procesie produkcji szczepionek.
Seria sukcesów
„Przez pierwsze dwa lata wszyscy nasi partnerzy musieli znaleźć najlepszy sposób połączenia swej wiedzy i kreatywności, aby dowieść skuteczności tego rozwiązania”, opowiada Carrondo. „Dopiero w trzecim roku prowadzenia prac wyniki zaczęły wyglądać obiecująco”. Firma GSK zaprezentowała nowego kandydata na szczepionkę, którą było bardzo trudno opracować. Twórcy projektu poczynili też znaczące postępy w odniesieniu do pozostałych dwóch rodzin szczepionek. Membrany biomimetyczne produkowane przez duński start-up Aquaporin stale sprawdzają się, jeśli chodzi o odzyskiwanie zużytej wody, co umożliwia recykling w procesie produkcji, wzmacniając przy tym pozycję firmy Aquaporin jako autorytetu branżowego wkraczającego na powiązane rynki. „Wszyscy osiągnęliśmy tak wiele, a teraz przekładamy wyniki naszych prac na patenty”, stwierdza Carrondo. „Sukces projektu pozwoli mieć pewność, że partnerzy będą kontynuować wspólną pracę jeszcze długo po oficjalnym zakończeniu projektu. W szczególności możemy wykorzystać banki komórek wytwarzane przez firmę GenIbet Biopharmaceuticals, aby produkować nanofityny w celach komercyjnych”.
Słowa kluczowe
DiViNe, biofarmaceutyki, nanofityny, szczepionka, biomimetyczny, membrany, Aquaporin, procesy oczyszczania, chromatografia