Gentechnik und Arzneimittel Theodor Dingermann 2. GEHE Forum Pharmaceuticum GEN-ial? Welche Chancen und Risiken birgt die Entschlüsselung des menschlichen Genoms? 16.6.2001

Mensch Phage Maus Bakterium Fisch Protozoon Pflanze Informationsinhalt und Interaktions-mechanismen zwischen Nukleinsäuren sind UNIVERSELL Mensch Phage Maus Bakterium Fisch Protozoon Pflanze

Die Kontrolle des Abrufens der genetischen Information ist SPEZIFISCH Mensch Phage Maus Bakterium Fisch Protozoon Pflanze

Herstellung eines rekombinanten Proteins Ziel-organis-mus Quell-organis-mus Kontrollregionen Informationseinheit "genetic engineering" Transgener Organismus Extraktion und Reinigung

Definition DNA-rekombinationstechnisch hergestellte Produkte Producta ab ADN recombinante Definition DNA-rekombinationstechnisch hergestellte Produkte werden durch genetische Modifikation hergestellt, bei der die kodierende DNA für das benötigte Produkt gewöhnlich mit Hilfe eines Plasmids oder viralen Vektors in einen geeigneten Mikroorganismus oder eine geeignete Zellinie eingeführt wird, in denen diese DNA exprimiert und in Protein translatiert wird. Das gewünschte Produkt wird dann durch Extraktion und Reinigung gewonnen.

Verwendete Produktionszellen Escherichia coli Saccharomyces cerevisiae CHO-Zellen BHK-Zellen Mäusezelllinien Myelomzellen murin-humane Hybridomzellen

Proteine E. coli oder Hefe CHO-Zellen oder BHK-Zellen einfach, nicht glykosyliert Proteine komplex, glykosyliert CHO-Zellen oder BHK-Zellen

Gentechnisch hergestellte Arzneimittel Hormone Enzyme Gerinnungsmodulatoren Zytokine Impfstoff(e) Antikörper

Hormone Humaninsuline / Hypoglykämika Berlinsulin® Humaninsulin E. coli Huminsulin® Humaninsulin E. coli Insuman® Humaninsulin E. coli Insulin Actrapid® Humaninsulin S. cerevisiae NovoRapid® Insulin aspart S. cerevisiae Lantus® Insulin glargine E. coli Humalog 100 Insulin lispro E. coli GlucaGen® Glucagon S. cerevisiae

Insulin-Analoga A-Kette Humaninsulin B-Kette Insulin lispro C Y V N I T L Q S E H2N COOH 10 20 A-Kette H P A F R K 30 B-Kette Insulin lispro G C V N I T Q S E Y L H2N COOH 10 20 P A F R K H 30 Insulin aspart G C V N I T Q S E Y L H2N COOH 10 20 K A F R D H 30 Insulin glargine G C V N I T Q S E Y L H2N COOH 10 20 K A F R P H 30

Hormone Hypophysenhormone • Wachstumshormon Genotropin® Somatropin E. coli Humatrope® Somatropin E. coli Norditropin® Somatropin E. coli Zomacton® Somatropin E. coli Saizen® Somatropin Mäusezelllinie C 127

Hormone Hypophysenhormone Gonal-F® r-Follitropin CHO-Zellen alpha, r-hFSH Puregon® r-Follitropin CHO-K1-Zellen beta, recFSH Luveris® Lutropin alfa, r-LH CHO-Zellen Ovidrelle® r-Choriogonadotropin alfa CHO-Zellen

Hormone Antianämika Erypo® Epoetin alfa CHO-Zellen Recormon® / Epoetin beta CHO-Zellen NeoRecormon® Aranesp® / Nespo® Darbepoetin beta CHO-Zellen Sonstige Forcaltonin® Calcitonin E. coli Thyrogen® Thyrotropin alfa CHO-Zellen

Enzyme Wirkstoff zur Behandlung der cystischen Fibrose Pulmocyme® Dornase alfa, CHO-Zellen DNase Wirkstoff zur Behandlung des Fabry-Syndroms Fabrazyme® Agalsidase beta CHO-Zellen Replagal® Agalsidase alfa Humanzelllinie Wirkstoff zur Behandlung der Typ I Gaucher-Krankheit Cerezyme® Imiglucerase CHO-Zellen

Cerezyme® (Imiglucerase) GlcNAc Mannose N Galactose Sialin- säure Neuraminidase GlcNAc Mannose N Galactose Sialin- säure ß-Galactosidase GlcNAc Mannose N Galactose ß-N-Acetyl- glucosaminidase GlcNAc Mannose N

Gerinnungsmodulatoren Antikoagulantien Refludan® Lepirudin S. cerevisiae Revasc® Desirudin S. cerevisiae Fibrinolytika Actilyse® Alteplase, tPA CHO-Zellen Rapilysin® / Reteplase E. coli Ecokinase® Tenecteplase® / Tenecteplase CHO-Zellen Metalyse® TNK-tPA

Gewebeplasminogenaktivator (tPA) FINGER EGF KRINGEL-1 KRINGEL-2 SERIN PROTEASE 1 NH2 527 COOH Labile Stelle

Rapilysin® (Reteplase) KRINGEL-2 Labile Stelle 1 NH2 SERIN PROTEASE 355 COOH

Tenecteplase (TNK-tPA) KRINGEL-2 Labile Stelle KRINGEL-1 Lys-His-Arg-Arg Ala-Ala-Ala-Ala Asn Gln Thr Asn EGF FINGER SERIN PROTEASE 1 NH2 527 COOH

Gerinnungsmodulatoren Blutgerinnungsfaktoren • Faktor VIII Kogenate® Blutgerinnungs- BHK-Zellen faktor VIII Helixate® Blutgerinnungs- BHK-Zellen Rekombinate® Blutgerinnungs- CHO-Zellen Bioclate® Blutgerinnungs- CHO-Zellen ReFacto® Moroctocog alfa CHO-Zellen

Proteolyse durch Thrombin, Faktor VIII A1 A2 B A3 C1 C2 H2N COOH Primärtranskript (2332 Aminosäuren) mögliche Glykosylierungsstellen Proteolyse schwere Kette leichte Kette Ca2+ A1 A2 B COOH A3 C1 C2 H2N Sekretion Proteolyse durch Thrombin Aktivierung 50 kDa 43 kDa 73 kDa B Ca2+ maximale Gerinnungsaktivität Proteolyse durch Thrombin, aktivierten Faktor X, aktiviertes Protein C Inaktivierung 45 kDa 43 kDa 62 kDa Ca2+

Proteolyse durch Thrombin, Moroctocog alfa A1 A2 A3 C1 C2 H2N COOH Primärtranskript (1438 Aminosäuren) mögliche Glykosylierungsstellen Proteolyse schwere Kette leichte Kette Ca2+ A1 A2 COOH A3 C1 C2 H2N Sekretion Proteolyse durch Thrombin Aktivierung 50 kDa 43 kDa 73 kDa Ca2+ maximale Gerinnungsaktivität Proteolyse durch Thrombin, aktivierten Faktor X, aktiviertes Protein C Inaktivierung 45 kDa 43 kDa 62 kDa Ca2+

Gerinnungsmodulatoren Blutgerinnungsfaktoren • Faktor VII Novoseven® Blutgerinnungs- BHK-Zellen faktor VII, rFVIIa • Faktor IX BeneFIX® Blutgerinnungs- CHO-Zellen faktor IX

Zytokine Proleukin® Aldesleukin, IL2 E. coli Roferon®-A Interferon alfa-2a E. coli Intron A® Interferon alfa-2b E. coli PegIntron A® Peginterferon alfa-2b E. coli Inferax® Interferon E. coli alfacon-1 Avonex® Interferon beta-1a CHO-Zellen Rebif® Interferon beta-1a CHO-Zellen Betaferon® Interferon beta-1b E. coli Imukin® Interferon E. coli gamma-1b Beromun® Tasonermin E. coli (TNFa-1a)

Interferon-Beta vs. Betaferon® C E K Y D N G L F R Q W M A T V I S 20 30 P 40 50 60 70 100 COOH 110 H 90 120 130 140 150 160 10 1 H2N 80 Betaferon® C E K Y D N G L F R Q W M A T V I S 20 30 P 40 50 60 70 100 COOH 110 H 90 120 130 140 150 160 10 1 H2N 80

Interleukin 2 vs. Proleukin® F N L Q S K P A I Y G R T D M H C W 20 30 40 50 60 80 70 90 100 HOOC 110 120 130 1 10 H2N Proleukin® E V F N L Q S K P A I Y G R T D M H C W 20 30 40 50 60 80 70 90 100 HOOC 110 120 130 1 10 H2N

Authentizität ist dann besonders wichtig, wenn Präparate zur Substitutions- bzw. Dauertherapie eingesetzt werden • Insulin • Gerinnungsfaktor VIII • Somatropin • ß-Interferon • a-Interferon

Zytokine / Impfstoff Wachstumsfaktoren Leucomax® Molgramostim, E. coli rhuGM-CSF Neupogen® Filgrastim, E. coli r-metHuG-CSF Granocyte® Lenograstim, CHO-Zellen G-CSF Regranex® Becaplermin, S. cerevisiae rhPDGF-BB Impfstoff Engerix®-B Hepatitis-B-Antigen S. cerevisiae

Man kann resümieren, • dass alle rekombinanten Wirkstoffe durch einen extrem hohen Sicherheitsstandard imponieren. • Dies gilt nicht nur für die biologische Sicherheit der rekombinanten Wirkstoffe im Vergleich zu Konzentraten aus humanen Quellen. Katastrophen wie die Kontamination von Gerinnungsfaktor-VIII-Präparaten mit HIV, HBV oder HCV bzw. von Somatropin-Präparaten mit Erregern der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit sind bei rekombinanten Präparaten ausgeschlossen. • Dies gilt auch für Kontaminationen und Verunreinigungen aus den Produktionszellen oder aus dem Medium. Derartige Verunreinigungen und Kontaminationen sind bestenfalls in Spuren vorhanden, die sich in der Regel nur theoretisch errechnen, nicht aber konkret nachweisen lassen.

Insulin-Mimetika