ZMapp og "Growing" Future of Plant-Made Medicines
Innholdsfortegnelse:
- Flytting fra Antisera til Antistoffer
- 'Infeksjonsplanter' gjør dem til proteinfabrikker
- Plant-Made Drugs Testet også for HIV, MRSA, West Nile
Tusener i fare fra Ebola trenger håp, og det håpet kan vokse akkurat nå i et Kentucky-drivhus. Planter som tobak, mais og poteter kan bygge komplekse proteiner. Forskere har nå tatt kontroll over disse plantenes interne maskineri for å produsere noen av de viktigste terapeutiske proteiner, antistoffer og vaksiner som noen gang har gjort. Disse kalles plantefabrikker, eller PMP.
Prosessen med å snu et gen til et protein i en avling blir strømlinjeformet, optimalisert og regulert. Kliniske forsøk for å teste de første "dyrkede" proteinene pågår. PMPs kommer i alder, og det eksperimentelle Ebola-stoffet ZMapp har gjort dem berømte.
AdvertisementAdvertisementEbolas krise i Vest-Afrika ekspanderer daglig. Ifølge CDC har mer enn 1, 400 mennesker dødd fra mistanke om Ebola-infeksjon i dagens utbrudd. Millioner flere er i fare. Ebola har ingen kur og ingen vaksine.
To amerikanske hjelpearbeidere, Dr. Kent Brantly og misjonær Nancy Writebol, kom ut av isolasjon på Atlantas Emory University Hospital. De slo oddsen og gjenopprettet fra infeksjon med Ebola. Brantly og Writebol mottok begge ZMapp.
Les mer: To amerikanere dømt fra Atlanta Hospital, men Ebolakrisen fortsatt langt fra Over
AnnonseringSelv om leger ikke kan bevise at ZMapp var årsaken til pasientens utvinning, er resultatene oppmuntrende. De resterende få doser av det uprøvde legemidlet ble sendt til de rammede områdene i Vest-Afrika.
Den 16. august bekreftet tjenestemenn i Monrovia, Liberia at tre infiserte leger ble gitt ZMapp. På mandag rapporterte tjenestemenn at en av legene, Dr. Abraham Borbor, hadde dødd av infeksjonen. Borbor var nestleder sjef på Liberias største sykehus.
AnnonseAvgiftSelv om ZMapp til slutt viser seg vellykket, vil mer behandling ikke være tilgjengelig i uker eller måneder. Hvorfor? Planterne trenger tid til å vokse.
ZMapp "vokser" inne i genetisk modifiserte Nicotiana benthamiana planter (en skjøre fetter av tobakk). Mapp Biopharmaceutical og LeafBio utviklet denne behandlingscocktailen bare måneder siden. Det kombinerer antistoffer som tidligere viste suksess ved å øke Ebola overlevelse i aper. Planterne produserer disse antistoffene ved å bruke sin egen interne maskin.
Flytting fra Antisera til Antistoffer
ZMapps opprinnelse begynte med en 100 år gammel behandling for infeksjoner uten kur: antiserum. Opprinnelig ble antiserum laget av serum fra mennesker (eller dyr) som overlevde den samme infeksjonen. Serum er den "klare" delen av blodet. Det har ingen røde blodlegemer eller koagulasjonsproteiner. Serum inneholder mange andre proteiner, inkludert antistoffer.
En overlevendes serum inneholder antistoffer mot viruset eller bakteriene som forårsaket infeksjon. Antiserumbehandling innebærer å ta overlevens serum og injisere det i noen som nylig er utsatt for samme sykdom. Serumantistoffene hjelper raskt å aktivere immunsystemet til den nylig infiserte personen.
Før oppdagelsen av antibiotika som penicillin og vaksiner for å hindre infeksjon, ble antisera brukt til å behandle infeksjoner. Disse inkluderte lungebetennelse, difteri, kolera og mer. Nå bekjempe antisera toksiner fra snakebitter og bekjempe rabies og tetanusinfeksjoner.
ReklameAdvertisementInfiserte kaniner, rotter og til og med hester ble brukt til å generere antisera. Dette var kostbart og ineffektivt. Moderne forståelse av genetikk og struktur av antistoffer bidro til å forsterke antiserum-konseptet. I stedet for å bruke mange forskjellige antistoffer (polyklonale antistoffer eller pAb) velger forskere nå bare de mest effektive. Da gjenskaper de den genetiske koden for et spesielt nyttig antistoff (kalt et monoklonalt antistoff, eller mAb).
Generene for det mAb er vanligvis satt inn i bakterier eller kulturer av dyreceller. Disse cellekulturer produserer deretter store mengder mAbs, som renses og brukes til behandling. Ingen serum eller animalske produkter er involvert. Dette eliminerer risikoen for å jobbe med dødelige smittsomme stoffer i dyr.
Finn ut hvordan monoklonale antistoffer kan behandle Lupus »
AnnonseI en pressemelding om suksessen til forløperen til ZMapp, kalt MB-003, sa Mapp Biopharmaceuticals president Dr. Larry Zeitlin:" Vi var fornøyd for å se hvor godt de humaniserte mAbs av MB-003 utførte. Vi ble også positivt overrasket over overlegenheten av planteavledede mAbs sammenlignet med de samme mAbene som er produsert i tradisjonell pattedyrcellekultur. "
Denne metoden skaper svært effektive medisiner, blant annet Herceptin (trastuzumab), en mAb-kjemoterapi for brystkreft Humira (adalimumab) er en mAb-behandling mot autoimmun sykdom. Lagring av actoxumab og bezlotoxumab er i utvikling for å behandle Clostridium difficile -infeksjon. Det er mer enn 350 mAb-behandlinger i utvikling og mer enn 30 for tiden på markedet.
ReklameAdvertisementVed å opprettholde enorme mengder cellekulturer for å produsere mAbs, koster det mye penger. Innføring av mAb-gener i planter skaper en billigere produksjonsmetode med høy volum. Bruk av planter reduserer også risikoen for forurensning i sluttproduktet.
"Med den økende globale etterspørselen etter vaksiner og andre biologer, er utviklingen av teknologier for å sikre sikrere og bedre produkter fortsatt å være kritisk ical, "sa dr. Vidadi Yusibov, administrerende direktør for Fraunhofer senter for molekylær bioteknologi, i en nylig pressemelding.
'Infeksjonsplanter' gjør dem til proteinfabrikker
Relasjoner til tobakk er oftest brukt til denne nye prosessen. Forskere endret tobakklignende planter dyrket i Owensboro, Kentucky, for å produsere tre antistoffer mot Ebola og lage ZMapp.
AnnonseN. benthamiana dyrkes innendørs i fabrikklignende gårder, slik at det ikke setter kommersiell tobakk eller andre avlinger i fare. Bladene, som suger opp væske raskt, blir lett smittet med virus eller bakterier.
Oppdag mer om det døde Ebola-viruset og Ebola hemoragisk feber »
AnnonseAdvertisementN. benthamiana er en perfekt plante for prosessen med agroinfiltrasjon. Det ønskede antistoffgen blir tilsatt som et DNA-fragment til en utviklet bakterie kalt Agrobacterium tumefaciens. Dette var en gang kilden til kronesyke sykdom i planter. Nå har det blitt utnyttet til å mette en plante med nyttig DNA. Planter dyppes helt inn i en løsning på A. Tumefaciens og bladene absorberer bakteriene. Deretter begynner plantenes kapte produksjons sentre å produsere det ønskede proteinet i bulk.
En arbeidende innendørs "pharm" er en brønnoljet maskin. Roboter vokser planter, behandler modne planter med badekar for å konvertere dem til miniatyrfabrikker, deretter høste og bearbeide dem.
Tobaksplantebladet er det viktigste lagringsstedet for proteiner. Derfor må behandling og rensing starte umiddelbart etter høsting. Ekstrahering av ønsket protein er fortsatt dyrt og tidkrevende. Tobakk og fettere inneholder giftige alkaloider som må fjernes før proteinet kan administreres som et stoff.
Det kommer til en stund før flere av ZMapp mAb-cocktailene kan dyrkes, raffineres og renses for bruk. Prosessen må også skaleres for å løse tusenvis av doser som trengs. ZMapp trenger fortsatt omfattende menneskelig testing for å avgjøre om det er trygt og effektivt.
Plant-Made Drugs Testet også for HIV, MRSA, West Nile
Utover ZMapp for behandling av Ebola, beveger andre plante-laget mAbs seg mot kliniske forsøk. Mapp Biopharmaceutical fortsetter arbeidet med planteproducerte mAb-terapier for Marburg-viruset (en fetter av Ebola) og for respiratorisk syncytialvirus. En mikrobicid cocktail av mAbs mot HIV og herpes er også nær å komme videre til fase 1 kliniske studier.
Andre forskere utvikler plante-laget mAbs for West Nile virus. Rabies og hepatitt mAbs blir produsert i tobakk. CaroRx er et plante-laget mAb som brukes til å behandle bakterier som forårsaker tannråte og er for tiden i fase 2 kliniske studier.
Mulighetene er veldig spennende for å utvide antistoffbeskyttelse mot andre sykdommer som tuberkulose, MRSA og til og med HIV. Bruk av planter for å produsere disse beskyttende antistoffene kan resultere i lavere kostnader og en raskere respons på et utbrudd av sykdom.
PMP har applikasjoner utover terapeutiske antistoffer. Rask produksjon av store mengder målrettede proteiner er en stor fordel ved å produsere vaksiner med planter. Når en epidemi som svineinfluensa treffes, kan vaksinebestandene bli utarmet raskt. Planteproduksjon av vaksiner kan fylle hullene.
Lær mer: Brystkreftdroger Cure Ebola Virus Infeksjon i Mus »
På Fraunhofer Center for Molekylær Bioteknologi i Delaware, rack på N.benthamiana planter kan programmeres for å produsere et bredt utvalg av vaksiner. Neste gang en epidemi treffer, kan PMP-produksjonen skape 2,5 millioner enheter av vaksine på bare en uke.
Voksne produsert vaksiner er utviklet for kolera, giftig Escherichia coli, hepatitt B, Norwalk virus og HPV. Flere er på vei. Det er til og med pågående forskning i spiselige vaksiner. Dette vil tillate pasienter å bare konsumere en mat for å skape immunitet.
Andre terapeutiske proteiner, som for eksempel koagulasjonsfaktorer og andre blodprodukter, blir også produsert i planter. Dr. Henry Daniell, direktør for translationell forskning ved School of Dental Medicine ved University of Pennsylvania, samarbeider med Drugmaker Bayer for å produsere antikoagulanter i salatblader.
"I tillegg til ZMapp, er det mange nyere utviklinger på dette feltet," fortalte Daniell Healthline. "[Journalen] Nature inneholder en av våre publikasjoner om hemofili produsert i salatkloroplaster. Dette er utviklet med en $ 100 millioner avtale med et stort farmasøytisk selskap. Så dette feltet går fremover raskt. "
De frysetørkede salatceller er motstandsdyktige mot magesyrer. De kan tas oralt og absorberes fortsatt i tarmen, i motsetning til de fleste delikate proteinprodukter. Med det økende behovet for mer terapeutiske proteiner, ville en rask og rimelig produksjonsteknikk være en stor fordel. Og store farmasøytiske selskaper sitter opp og legger merke til.
Det nåværende utbruddet av Ebola er den største og mest alvorlige noensinne. Selv om innsats for å stoppe tidevannet for nye infeksjoner er vellykket, vil et annet utbrudd oppstå. Plantevoksne antistoffer og vaksiner vil tillate rask produksjon av narkotika som svar på fremtidens epidemier.
Relatert Nyheter: Verdens første Biosimilar Monoclonal Antibody Like Effektiv for Ankyloserende Spondilitt »
