Розробки

Про гормони і ферменти

Багато хто знає про випадкове відкриття і подальше виділення з пліснявого гриба пеніциліну першого антибіотика, революціонізував лікування інфекційних хвороб і сприяв порятунку мільйонів людських життів у всьому світі. Пеніцилін – не єдиний герой зі світу ліків, є й інші. Зовсім недавно ми розповідали про те, як створюються ліки, а сьогодні розповімо «історії» гормонів і ферментів в фармації.

Біопрепаратибіопрепарати – це ліки, активна субстанція яких продукується живими системами і потім виділяється з них, для чого використовують різні біотехнологічні методи. При цьому біопрепарати набагато складніше малих молекул – не тільки за молекулярною будовою, але і для характеристики. Тому їх аналітичний контроль вимагає залучення різних фізико-хімічних і біологічних методів на всіх стадіях виробництва.

В цілому це досить різноманітна група ліків — як правило, великих молекул зі складною структурою. Порівняння розміру і молекулярних мас різних ліків: аспірину, гормонів інсуліну і еритропоетину і моноклонального антитілаеті препарати не могли б з’явитися без численних досягнень молекулярної біології XX століття, таких як розшифровка геному людини та інших видів, поява генної інженерії, розвиток структурної біології, відкрила можливість візуалізації взаємодій біомолекул і вивчення механізмів дії різних ліків. Всі ці технологічні прориви революціонізували лікарську індустрію в XX столітті і сприяли збільшенню частки біопрепаратів на ринку до сьогоднішніх 25%.

Гормонив 1970-х роках була розроблена технологія генної інженерії, що дозволила поміщати потрібні генетичні послідовності в клітини-продуценти, а потім культивувати останні з отриманням цільових білків — продуктів впроваджених генів. Це дало можливість створювати генно-інженерні ліки, а в 1982 році були запущені продажі хумуліну — людського інсуліну, синтезованого в клітинах E. сoli.

Хумулін – людський інсулін виробництва Eli Lilly. Зліва вгорі-полковник Елай Ліллі, який заснував Eli Lilly-одну з найбільших фармацевтичних фірм, названу на честь її засновника. Eli Lilly першою налагодила виробництво і випуск інсуліну тваринного походження( 1923 р.

), а потім у 1982 році — і першого людського (генно-інженерного інсуліну). Три роки по тому дві групи дослідників, очолюваних Фу-Куен Лінем в Чикаго і Кеннетом Джейкобсом в Бостоні, незалежно один від одного змогли впровадити ген людського еритропоетину в клітини яєчника китайського хом’ячка (chinese hamster ovary, CHO) і синтезувати в них білок. Це послужило основою для виробництва препарату людського еритропоетину (затверджений FDA в 1989 році), що став одним з перших рекомбінантних препаратів, що продукуються лініями клітин ссавців.

Використання таких клітин в якості систем експресії відкрило можливості біотехнологічного виробництва складних білків, що вимагають нездійсненних в бактеріальних клітинах посттрансляційних модифікацій. Людський рекомбінантний еритропоетин виробництва Amgen. Створення цього препарату стало справжнім проривом в лікуванні анемії, пов’язаної з хронічною нирковою недостатністю, дозволивши полегшити її симптоми, знизивши потребу пацієнтів в переливанні крові і поліпшивши якість їх життя.

Ферменти беруть участь у безлічі біохімічних процесів в організмі людини, і тому ідея вводити їх як ліки для нормалізації тих чи інших патологічних станів більш ніж виправдана. Яскравий приклад реалізації такої ідеї-алтеплаза: ліки, що використовується в лікуванні серцево-судинних захворювань і представляє собою фермент, який бере участь в розщепленні тромбів. Цей препарат став першим схваленим до використання ліками, отриманим шляхом виробництва в клітинах ссавців (FDA — в 1987 р).

Алтеплаза. Препарат, розроблений першою біотехнологічною фармкомпанією Genentech і представляє собою фермент tPA (tissue plasminogen activator — тканинний активатор плазміногену), що бере участь в лізисі тромбів. Activase, 50 mg.

Однак найбільш видатних успіхів в лікуванні рекомбінантними ферментами вдалося домогтися при корекції так званих хвороб накопичення — станів, обумовлених генетичною нестачею певних лізосомальних ферментів. При таких хворобах біомолекули, в нормі розщеплюються ферментами лізосом, накопичуються в клітинах, викликаючи порушення їх роботи і в кінцевому підсумку — загибель. Лізосомні хвороби накопичення хоч і рідкісні, але часто смертельні, і тому розробка в 1980-х роках лікування шляхом заповнення відсутнього ферменту (фермент-замісної терапії) мала велике значення.

Клітина людини з хворобою Гоше. У людей з цією спадковою хворобою є дефект в гені, що кодує глюкоцереброзидазу-фермент, що розщеплює глюкозереброзид (нерозчинний ліпід, що входить до складу клітинних мембран). При хворобі Гоше глюкоцереброзидаза не може функціонувати правильно, і глюкоцереброзид накопичується в лізосомах макрофагів, де він в нормі розщеплюється.

Макрофаги збільшуються в розмірах і на гістологічних препаратах за видимою структурою стають схожими на «м’яту папір» (на малюнку). У той час доктор Роско Брейді та його колеги з Національного інституту охорони ЗДОРОВ’Я США працювали над тим, щоб зупинити або повернути назад прогресування найпоширенішої лізосомної хвороби накопичення — хвороби Гоше, пов’язаної з недостатністю ферменту глюкоцереброзидази. Вони вводили пацієнтам з хворобою відсутній фермент, виділений з плаценти, і це призводило у останніх до об’єктивних поліпшень: підвищення гемоглобіну, кількості тромбоцитів, збільшення щільності кісткової тканини та ін.

Отримані результати обнадіювали, проте впровадження подібного лікування здавалося сумнівним, адже промислове виробництво ліків з такого нетривіального матеріалу, як людська плацента, було справою вкрай непростою. Досить сказати, що для проведення клінічних випробувань дослідникам знадобилося зібрати 22 000 плацент, яких вистачило лише на один річний курс лікування одного пацієнта. Проте перший препарат для лікування хвороби Гоше-аглюцераза, отриманий з плаценти людини, – FDA схвалило до застосування в 1991 році.

Але цей препарат був економічно нерентабельний через як обмеженості вихідної сировини, так і вартості його обробки. Адже людська плацента може містити різні патогени: від вірусів до імуногенних форм плацентарних білків, і це вимагає додаткових стадій деконтамінації, що саме по собі збільшує вартість виробництва. А оскільки додаткове очищення ще й знижує кінцевий вихід цінного продукту, і без того чималі витрати зростають ще більше.

Не дивно, що незабаром дорога і складна у виробництві аглюцераза була замінена більш технологічним аналогом-рекомбінантної глюкоцереброзидазой (іміглюцеразою), схваленої для використання в 1994 р. Іміглюцеразу виробляють з використанням клітин CHO (яєчників китайського хом’ячка; див. Вона виявилася не менш клінічно ефективна, ніж її плацентарна попередниця, проте може проводитися в необмежених кількостях і вільна від патогенів.
Більше про процес створення ліків можна дізнатися тут або тут. Будемо раді вашим лайкам і підписці на наш канал — тут ми розповідаємо багато цікавого зі світу науки! 💚

Related posts

Leave a Comment