TERAPÖTİK PROTEİN ÜRETİLEN PORTATİF SİSTEMLER

İnsülin, antikor ve aşı gibi hayat kurtaran birçok ilaç canlı hücrelerden elde edilir. Bu biyolojik materyallerin savaş alanlarında veya ulaşılması zor olan bölgelerde elde edilmesi ve depolanması zor olabilir. Bu nedenle ihtiyaçhalinde hızlı bir şekilde küçük miktarlarda terapötik protein üretebilen taşınabilir sistemler geliştirilmeye çalışılmaktadır.

İlaç şirketleri, terapötik bir protein üretmek için genetik olarak tasarlanmış hücreleri biyoreaktörlerdeüreterek büyük miktarlarda üretim yapmaktadır. Bu üretimlerde hücrelerin büyümesinin ve ardından proteinlerin saflaştırılmasının birkaç gün sürdüğü ve bir sistemin bir molekülün üretiminden diğerine geçmesi içinaylar gerekebileceğibelirtilmektedir. Üretildikten sonra ise birçok terapötik ürünün aktif kalması için soğukta taşınması ve depolanması gerekmektedir, bu durum ulaşılması zor olan bölgelerde genellikle pratik bir uygulama değildir. Bu sorunların üstesinden gelmek için, Amerika Birleşik DevletleriDefansif İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA),araştırmacılarabiyofarmasötiklerin 24 saatten daha kısa sürede üretilmesi amacıyla sistemler geliştirilmesi konusundaçağrıda bulunmuş, böylece terapötik proteinlerin ihtiyaç duyulduğu yer ve zamanda üretilebileceği sistemler geliştirmek için çalışmalar yapılmıştır.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde DARPA tarafından finanse edilen bir araştırma ekibi InSCyT (IntegratedScalableCyto-Technology) adlı bir tezgah üstü biyolojik üretim sistemi tasarladı. Kolayca yeniden şekillendirilebilen tasarımı ile bu sistemde maya(Pichiapastoris)  kullanarak farklı terapötik proteinlerin üretimi sağlanmıştır.

InSCyT,  farklı işlevdeki modüllerin birbirleri ile entegre olduğu ve terapötik proteinlerin otomatik olarak saflaştırılmasını sağlayan gelişmiş bir üretim sistemidir. Bu sistemde fermantasyon; çok kademeli saflaştırma,ultrafiltrasyonve/veya diafiltrasyongibi modüller ile sensörler ve sistem kontrol cihazları kullanmaktadır.

Bu sistem ile üretim süresi 80 saatin altındaki onlarca veya yüzlerce dozun hızlıca üretimi, gerektiğinde ise 100 saatten fazla süren binlerce dozun sürekli bir şekilde üretimi sağlanabilmektedir. Daha önce yapılan saflaştırma çalışmalarının aksine, çok kademeli saflaştırma modülü sayesinde saflıkdereceleri birbirinden farklı ürünlerinafinite etiketi(tag) gerektirmeden oldukça benzer süreçler ile saflaştırılması sağlanmaktadır.

InSCyT; mevcut temel haliyle monoklonal antikorlar, aşı bileşenleri, antikor benzeri proteinler, kan ürünleri ve terapötik enzimler gibi birçok ürünü üretmek için kullanılabilmektedir.DARPA tarafından finanse edilen ve terapötik ürünlerin kısa sürede üretilmesine yönelik çalışmalar yapan Maryland Üniversitesi'ndeki ekip ise bir bavulun(89 cm) içine sığabilecek boyutlarda sistem geliştirmiştir.

Biyo-MOD (Biologically-derivedMedicines on Demand) adı verilen bu sistemde protein üretimi için canlı hücre yerine dondurularak kurutulmuş Çin hamsterovaryum(CHO) hücre ekstraktları kullanılmaktadır.Ekstraktlar, terapötik proteinleri sentezlemek için kullanılan hücrelerden elde edilen gen transkripsiyon ve translasyonkalıplarını içermektedir.

Sistem ihtiyaç duyulan her yerde istenen sayıda küçük dozlarda çeşitli terapötik proteinlerin üretimine olanak sağlamaktadır.Hücre kullanılmayan bu sistemde ekstraktların taşınması ve depolanması sırasında soğuk zincire de gerek duyulmamaktadır.

Bio-MODsistemi canlı hücrelerdeki protein üretim sürecine benzer bir tasarıma sahiptirayrıca bu sistemdetitiz, doğal varyasyonları en aza indiren, kontrollü bir şekilde protein üretimi gerçekleştirilmektedir. Bio-MOD sisteminde kullanılan yazılım, kullanıcıya üretimi izleme, üretim basamakları kontrol etme ve yapılan üretimleri birbirleri ile kıyaslama imkânısağlamaktadır. Sistemde kullanılan yöntem, nispeten basit streptokinazdan daha karmaşık monoklonal antikora kadar değişen terapötik proteinlerin üretilmesinde kullanılabilmektedir.

Ürünün kullanıldığı insan kanı ile yapılan çalışmada kandan elde edilen ve hücre içermeyen ekstraktlardan aşı için antijen üretilebilmekte ve üretilen antijen aynı kişi üzerinde kullanılabilmektedir. Elde edilen aşıyı tekrar aynı insana enjekte etmenin virüs veya immünojenisite taramasına olan ihtiyacı azaltacağı düşünülmektedir.

InSCyT ve Bio-MOD gibi ihtiyaç halinde terapötik protein üretimi yapılan sistemlerin, sadece uzak yerlerde çok ihtiyaç duyulan ilaçları üretmekle kalmayıp aynı zamanda ilaç stoklama ihtiyacını azaltabileceği ve kişiselleştirilmiş ilaçlarınüretimine olanak sağlayabileceği düşünülmektedir.

 DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM AYTEKİN,SEVDA ARISOY   

Kaynaklar:

-          Adiga, R., Al-adhami, M., Andar, A., Borhani, S., Brown, S., Burgenson, D., ... &Guo, H. (2018). Point-of-careproduction of therapeuticproteins of good-manufacturing-practicequality. Nature BiomedicalEngineering, 2(9), 675.

-          Crowell, L. E., Lu, A. E., Love, K. R., Stockdale, A., Timmick, S. M., Wu, D., ... &Goodwine, C. (2018). On-demandmanufacturing of clinical-qualitybiopharmaceuticals. Nature biotechnology.

Ayrıntılı bilgiye www.news-medical.net adresinden ulaşılabilir.