Prof. Theodor Dingermann Institut für Pharmazeutische Biologie Johann Wolfgang Goethe-Universität...
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Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Gentechnik und Arzneimittel
2. GEHE Forum Pharmaceuticum
GEN-ial?Welche Chancen und Risiken birgtdie Entschlüsselung des menschlichen Genoms? 16.6.2001
Theodor Dingermann
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Informationsinhalt und Interaktions-mechanismen zwischen Nukleinsäuren sind
UNIVERSELL
MenschMaus
Fisch
PflanzeProtozoon
Bakterium
Phage
ACGT
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Die Kontrolle des Abrufens der genetischen Information ist
SPEZIFISCH
MenschMaus
Fisch
PflanzeProtozoon
Bakterium
Phage
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
"genetic engineering"
TransgenerOrganismus
Ziel-organis-
mus
Quell-organis-
mus
Kontrollregionen Informationseinheit
Herstellung eines rekombinanten Proteins
Extraktion undReinigung
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
DefinitionDNA-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.
DNA-rekombinationstechnisch hergestellte ProdukteProducta ab ADN recombinante
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Escherichia coliSaccharomyces cerevisiaeCHO-ZellenBHK-Zellen
MäusezelllinienMyelomzellenmurin-humane Hybridomzellen
Verwendete Produktionszellen
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E. coli oder Hefe
CHO-Zellen oder BHK-Zellen
komplex,glykosyliert
einfach,nicht glykosyliert
Proteine
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Hormone
Enzyme
Gerinnungsmodulatoren
Zytokine
Impfstoff(e)
Antikörper
Gentechnisch hergestellte Arzneimittel
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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
Hormone
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HumaninsulinG CC YV NI T LQ SE I C S Q L Y C NEH2N COOH
10 20A-Kette
H PAF TN R KQ L G S H L V E L Y L V G E G F F Y TC CV COOH
10 20 30
B-Kette
H2N
Insulin lisproG CCV NI TQ SE I S QYLC L Y C NEH2N COOH
10 20
PAF TN R KQ G S V E V G E G F F TH L H L L Y L YC CV COOH
10 20 30
H2N
Insulin aspartG CCV NI TQ SE I S QYLC L Y C NEH2N COOH
10 20
KAF TN R DQ G S V E V G E G F F TH L H L L Y L YC CV COOH
10 20 30
H2N
Insulin glargineG CCV NI TQ SE I S QYLC L Y CEH2N COOH
10 20
KAF TN R PQ G S V E V G E G F F TH L H L L Y L YC CV COOH
10 20 30
H2N
G
R R
Insulin-Analoga
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Hypophysenhormone
• Wachstumshormon
Genotropin® Somatropin E. coli
Humatrope® Somatropin E. coli
Norditropin® Somatropin E. coli
Zomacton® Somatropin E. coli
Saizen® Somatropin Mäusezelllinie C 127
Hormone
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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
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Antianämika
Erypo® Epoetin alfa CHO-Zellen
Recormon® / Epoetin beta CHO-ZellenNeoRecormon®
Aranesp® / Nespo® Darbepoetin beta CHO-Zellen
Sonstige
Forcaltonin® Calcitonin E. coli
Thyrogen® Thyrotropin alfa CHO-Zellen
Hormone
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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
Enzyme
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Cerezyme® (Imiglucerase)
GlcNAc MannoseN GlcNAc
Galactose Sialin-säureGlcNAcMannose
Mannose GlcNAc GalactoseSialin-säure
Neuraminidase
GlcNAc MannoseN GlcNAc
GalactoseGlcNAcMannose
Mannose GlcNAc Galactose
Sialin-säure
ß-Galactosidase
GlcNAc MannoseN GlcNAc
GlcNAcMannose
Mannose GlcNAc
Galactose
ß-N-Acetyl-glucosaminidase
GlcNAc MannoseN GlcNAc
Mannose
Mannose
GlcNAc
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Antikoagulantien
Refludan® Lepirudin S. cerevisiae
Revasc® Desirudin S. cerevisiae
Fibrinolytika
Actilyse® Alteplase, tPA CHO-Zellen
Rapilysin® / Reteplase E. coliEcokinase®
Tenecteplase® / Tenecteplase CHO-ZellenMetalyse® TNK-tPA
Gerinnungsmodulatoren
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Gewebeplasminogenaktivator (tPA)
FINGER EGF
KRINGEL-1
KRINGEL-2
SERINPROTEASE
1NH2
527COOH
Labile Stelle
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KRINGEL-2
SERINPROTEASE
1NH2
355COOH
Labile Stelle
Rapilysin® (Reteplase)
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Tenecteplase (TNK-tPA)
FINGER EGF
KRINGEL-1
KRINGEL-2
SERINPROTEASE
1NH2
527COOH
Labile Stelle
Thr Asn
Asn Gln
Lys-His-Arg-Arg
Ala-Ala-Ala-Ala
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Blutgerinnungsfaktoren
• Faktor VIII
Kogenate® Blutgerinnungs- BHK-Zellenfaktor VIII
Helixate® Blutgerinnungs- BHK-Zellenfaktor VIII
Rekombinate® Blutgerinnungs- CHO-Zellenfaktor VIII
Bioclate® Blutgerinnungs- CHO-Zellenfaktor VIII
ReFacto® Moroctocog alfa CHO-Zellen
Gerinnungsmodulatoren
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Faktor VIII
A1 A2 B A3 C1 C2H2N COOH
Primärtranskript (2332 Aminosäuren)
mögliche Glykosylierungsstellen
Proteolyse
schwere Kette
leichte Kette
Ca2+
A1 A2 B COOH
A3 C1 C2 COOH
H2N
H2N
Sek
reti
on
Proteolyse durch Thrombin
Akt
ivie
run
g
50 kDa 43 kDa
73 kDa
B
Ca2+
Proteolyse durch Thrombin,aktivierten Faktor X,aktiviertes Protein C
Inak
tivi
eru
ng
45 kDa 43 kDa
62 kDa
Ca2+
maximale Gerinnungsaktivität
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Moroctocog alfa
A1 A2 A3 C1 C2H2N COOH
Primärtranskript (1438 Aminosäuren)
mögliche Glykosylierungsstellen
Proteolyse
schwere Kette
leichte Kette
Ca2+
A1 A2 COOH
A3 C1 C2 COOH
H2N
H2N
Sek
reti
on
Proteolyse durch Thrombin
Akt
ivie
run
g
50 kDa 43 kDa
73 kDa
Ca2+
Proteolyse durch Thrombin,aktivierten Faktor X,aktiviertes Protein C
Inak
tivi
eru
ng
45 kDa 43 kDa
62 kDa
Ca2+
maximale Gerinnungsaktivität
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Blutgerinnungsfaktoren
• Faktor VII
Novoseven® Blutgerinnungs- BHK-Zellenfaktor VII, rFVIIa
• Faktor IX
BeneFIX® Blutgerinnungs- CHO-Zellenfaktor IX
Gerinnungsmodulatoren
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Proleukin® Aldesleukin, IL2 E. coli
Roferon®-A Interferon alfa-2a E. coliIntron A® Interferon alfa-2b E. coliPegIntron A® Peginterferon alfa-2b E. coliInferax® Interferon E. coli
alfacon-1
Avonex® Interferon beta-1a CHO-ZellenRebif® Interferon beta-1a CHO-ZellenBetaferon® Interferon beta-1b E. coli
Imukin® Interferon E. coligamma-1b
Beromun® Tasonermin E. coli (TNF-1a)
Zytokine
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Interferon-Beta vs. Betaferon®.
Interferon-Beta
CEK Y D NGL FK RQ NQ WL RL MLL
A E
T
D
V
I
N
S
I
V
YF FD IT I
E
M
N
VFF N
S N
DK
T
A
KK K GR
S
MF
R
RS
T SE
Q
20 30
A A L EED K IQF KEL QQ PQ 40
506070
100
COOH
110
LQS
W
G
HVE T N YVE NI AL
90
L Q I N H L T L L E E L
LYHCWIEILRYI
R
L T G Y L R N
K Y KK I HRR GA 120LYLHYLE
130140
M
150
160
FGS L QY CNN L FS QSRL
101
H2N
80
Betaferon®
CEK Y D NGL FK RQ NQ WL RL MLL
A E
T
D
V
I
N
S
I
V
YF FD IT I
E
M
N
VFF N
S N
DK
T
A
KK K GR
S
MF
R
RS
T SE
Q
20 30
A A L EED K IQF KEL QQ PQ 40
506070
100
COOH
110
LQS
W
G
HVE T N YVE NI AL
90
L Q I N H L T L L E E L
LYHCWIEILRYI
R
L T G Y L R N
K Y KK I HRR GA 120LYLHYLE
130140
M
150
160
FGS L QY NN L FS QSRL
101
H2N
80
S
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Interleukin 2 vs. Proleukin®
Proleukin®
EVF N LQS N E E LKPLLLAK
A NNIL Q IL NYG PN RL L TD M K K
F
H
T
Q
S
L
VF FC
M
L E T M E A D E TAT I E L
N
RWITSI IST TL
20 30
40H E FYC A TQ L L KFMPK KTK
5060
80
70
R V I EI GVRP D L I S N N L L K90 100
HOOC
110
Y
120
130
1
P TT S KS QQ LS HL EL LT K
10
EE
H2N
S
Interleukin 2
EVF N LQS N E E LKPLLLAK
A NNIL Q IL NYG PN RL L TD M K K
F
H
T
Q
S
L
VF FC
M
L E T M E A D E TAT I E L
N
RWITSI IST TL
20 30
40H E FYC A TQ L L KFMPK KTK
5060
80
70
R V I EI GVRP D L I S N N L L K90 100
HOOC
110
Y
C 120
130
1
P TT S KS QQ LS HL EL LT K
10
H2N
EE
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
Authentizität ist dann besonders wichtig,wenn Präparate zur Substitutions- bzw.Dauertherapie eingesetzt werden
• Insulin• Gerinnungsfaktor VIII• Somatropin• ß-Interferon• -Interferon
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Wachstumsfaktoren
Leucomax® Molgramostim, E. colirhuGM-CSF
Neupogen® Filgrastim, E. coli r-metHuG-CSF
Granocyte® Lenograstim, CHO-Zellen G-CSF
Regranex® Becaplermin, S. cerevisiaerhPDGF-BB
Impfstoff
Engerix®-B Hepatitis-B-Antigen S. cerevisiae
Zytokine / Impfstoff
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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.
Prof. Theodor DingermannInstitut für Pharmazeutische BiologieJohann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
O
OOH
HO
HN
NH
L-783,281
Zellmembran
Zytoplasma
Insulinrezeptor
Konformationsänderung,Aktivierung der Rezeptorkinase
Insulin-Mimetika