Tierfreie Antikörper (Einsatz und Erzeugung)

2020 erschien die Empfehlung der EURL ECVAM (European Union Reference Laboratory for Alternatives to Animal Testing) zur Verwendung tierfreier Antikörper, welche besagt, dass keine Tiere mehr für die Entwicklung und Herstellung von Antikörpern für Forschung, regulatorische, diagnostische sowie therapeutische Zwecke verwendet werden sollen. In der EU sollen die Bestimmungen der Richtlinie 2010/63/EU beachtet werden und die EU-Länder sollen die Entwicklung und Herstellung von Antikörpern durch Tierimmunisierung nicht mehr zulassen, wenn keine solide, wissenschaftlich legitime Rechtfertigung vorliegt.

Nachdem EURL ECVAM (European Union Reference Laboratory for Alternatives to Animal Testing) im Jahr 2020 eine Empfehlung für die Entwicklung und Produktion von ausschließlich tierfreien Antikörpern herausgab, hat die European Animal Research Association (EARA) zusammen mit der European Federation of Pharmaceutical Industries and Associations (EFPIA) noch im gleichen Jahr zu dieser Publikation Stellung genommen. Insgesamt halten EARA/EFPIA eine solche Empfehlung für verfrüht, insbesondere im Bereich der Impfstoffe und Therapeutika, auch wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft den vorausschauenden Ansatz anerkennt. Jedoch gibt es viele offene Fragen, die geklärt werden müssen, um die Methoden der tierfreien Antikörperentwicklung in allen Bereichen voll einsetzen zu können. Die Forschungsgemeinschaft fordert zusätzlich Unterstützung bei der Diversifizierung der Produktionskapazitäten, Investitionen in die Senkung der Kosten für neue Produktionsmethoden und angemessene Unterstützung bei der Bewertung von Projekten und Anwendungen.

Die Hauptempfehlungen der EARA/EFPIA sind:

• Eine gründliche Bewertung der Durchführbarkeit von therapeutischen Anwendungen mittels tierfreier Antikörperentwicklung
• Regulatorische Unterstützung und Rechtssicherheit im Einklang mit den industriellen und pharmazeutischen Strategien der EU
• Nutzung bestehender oder neuer Plattformen für einen umfassenderen Austausch zwischen Wissenschaftler, der Industrie, Regulierungsbehörden und der Zivilgesellschaft über die Herstellung und Verwendung von tierfreien Antikörpern
• Einrichtung einer ständigen Stakeholder-Plattform, die eine ausgewogene Vertretung aller relevanten Interessengruppen umfasst und deren Ziel es wäre, Bereiche zu ermitteln, in denen eine Angleichung möglich ist
• Förderung von Projekten, die robuste Technologien zur Entwicklung und Produktion von tierfreien Antikörpern erforschen und entwickeln sowie hochwertige Forschung in diesem Gebiet betreiben und dadurch den Einsatz von Tieren ersetzen, verringern und verbessern

Zusätzlich wird in der Stellungnahme im Detail auf die Vor- und Nachteile von tierfreien und im Tier entwickelten Antikörpern eingegangen. Im Anschluss wird der Gebrauch der beiden Antikörpertypen als Forschungsinstrument, Therapeutikum sowie für die Produktion von in vitro Diagnostika diskutiert. Ebenfalls angesprochen wird der Aspekt des Tierwohls und der sozioökonomischen Auswirkungen einer Umstellung auf rein tierfreie Antikörper. Die Stellungnahme endet mit einem Ausblick auf die Welt in der es keine in vivo entwickelten Antikörper mehr gibt und mahnt, dass eine solche Einschränkung den Zugang zu den besten verfügbaren Medikamenten verhindern und gleichzeitig die europäische Position als globalem Zentrum für Innovation sowie Forschung & Entwicklung im Bereich der Lebenswissenschaften gefährden würde.

Finden Sie hier die gesamte Stellungnahme

Bakteriophagen, Hefen oder Säugetierzellen und sogar Ribosomen ermöglichen die Bildung so genannter genetischer Pakete, bei denen ein rekombinantes Protein wie z.B. ein Antikörper oder ein Antikörperfragment auf seiner Oberfläche exprimiert wird, während die kodierende genetische Information im Inneren des Pakets enthalten ist. Diese direkte Verbindung zwischen Genotyp und Phänotyp ermöglicht die Erstellung großer und vielfältiger Bibliotheken von Antikörperfragmenten, bei denen sich alle Klone in der Region unterscheiden, die mit dem Antigen in Kontakt tritt.  Antikörperfragmentbibliotheke können angereichert und auf Klone selektiert werden, die an ein bestimmtes Antigen binden, und so eine Immunselektion nachahmen. Ausgewählte Klone können isoliert und weiter bearbeitet werden, was zu menschlichen Antikörpern mit hoher Affinität und Spezifität führt, die dann in großem Maßstab aus Zellkulturen in vitro exprimiert und gereinigt und klinisch zur Therapie beim Menschen eingesetzt werden können.

Finden Sie hier weitere Informationen im Vortrag von Univ. Prof. DI Dr. Florian. 

Zum Vortrag

Heutzutage werden Hefen nicht nur für die Produktion von Alkohol verwendet, sondern auch für die Produktion von industriell relevanten Substanzen. Ob Hefen eine gute zelluläre Fabrik für die Produktion von monoklonalen Antikörpern (mAbs) darstellen, ist davon abhängig wofür die mAbs hergestellt werden. mAbs zur Behandlung humaner Erkrankungen werden noch bevorzugt in Säugetierzellen, während mAbs für proteinbasierte diagnostische Tests bereits in der Hefe produziert werden. Schon im Jahr 2020 wurde der erste in der Hefe hergestellte mAb zur Behandlung von Migräne im Menschen zugelassen. Hefen haben jedoch einige Nachteile, um effektive zelluläre Fabriken für die Produktion von mAbs zu sein. mAbs tragen Zuckerreste (Glykane), die ihre Bindungseigenschaften beeinflussen und sie enthalten mehrere Disulfidbrücken für ihre Stabilität. In rekombinanten Systemen wie der Hefe, muss den Zellen erst gelehrt werden, wie diese Veränderungen am mAb richtig umgesetzt werden, da sich diese Faktoren zwischen Hefe- und humanen Zellen unterscheiden. Durch gentechnische Veränderungen der Glykane oder chemo-enzymatische Glykosylierung können Hefen humanisiert werden. Durch diese Verfahren ist es heute möglich mAbs mit einheitlichen N-Glykanen zu produzieren. Während der Produktion des rekombinanten Proteins ist die Disulfidbrückenbildung ein stark limitierender Faktor, der die Produktion von mAbs von voller Länge stark erschwert. Durch die Überexprimierung von Biokatalysatoren kann die Bildung von Disulfidbrücken in Fab Fragmenten und deren Sekretion verbessert werden. Da die Sekretion von mAbs aus der Zelle sehr komplex und in ihrer Kapazität limitiert ist, können große Mengen des rekombinanten Proteins in der Zelle verbleiben und so die Produktion beeinträchtigen. Durch die Verwendung bestimmter Faktoren zur Hemmung von vakuolären Protein-sortierenden Komplexen und einem gleichzeitigen Hineinziehen in und Herausdrücken aus dem endoplasmatischen Retikulum kann die Sekretion von mAbs Fragmenten jedoch verbessert werden. Aktuelle Ergebnisse deuten daher darauf hin, dass Hefen zukünftig das System der Wahl besonders zur Produktion von mAbs Fragmenten und Nanobodies sein werden.

Weitere Details zu diesem Thema finden Sie im Vortrag von Assoc. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Brigitte Gasser.

Zum Vortrag