Molekulare Landwirtschaft: Feldimpfstoffe

Das internationale Expertenteam stellt drei Hauptanwendungsgebiete vor: Erstens für die Herstellung von Diagnostika, wie Antikörpern zum Nachweis von Infektionen. Zweitens für die Herstellung von Impfstoffen und drittens für die Herstellung antiviraler Medikamente – Proteine, die die Vermehrung des Virus verlangsamen und die Krankheitssymptome lindern können.

Als Antikörper-Nachweisreagenzien können beispielsweise in Pflanzen produzierte virale Hüllproteine ​​verwendet werden. Bei einem Bluttest binden sie an die Sars-CoV-2-spezifischen Antikörper eines Patienten, der bereits eine Virusinfektion hatte. Auf die gleiche Weise werden auch virale Proteine ​​für Impfstoffe hergestellt, zum Beispiel das Virus-Spike-Protein, das in Covifenz in virusähnlicher Form, Virus-like Particles (VLPs), zusammengesetzt wird.

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Antikörper-Schnelltest Schnelltests, die eine aktuelle oder frühere Erregerinfektion nachweisen können, basieren auf biotechnisch hergestellten Antikörpern.

Mögliche antivirale Wirkstoffe aus Pflanzen wären zum Beispiel Lektine. Sie binden spezifisch an die Zuckerstrukturen viraler Oberflächenproteine ​​und verhindern die Anheftung des Virus an die Wirtszelle. Das hemmt das Wachstum des Virus, verlangsamt die Infektion und gibt dem Immunsystem mehr Zeit zu reagieren. Lektine werden auch gegen das HI-Virus eingesetzt.

Aber trotz ihres Potenzials hat die molekulare Landwirtschaft noch keine Rolle bei der Bekämpfung der proteinbasierten Pandemie gespielt. Das Verfahren konkurriert mit anderen Systemen zur Herstellung von Hefen, Bakterien und tierischen Zellen, die in der pharmazeutischen Industrie etabliert sind. Schillberg erklärt, dass die molekulare Landwirtschaft nicht nur bei Pandemien gute Chancen hat, eingesetzt zu werden, sondern vor allem in Notfallszenarien, in denen Impfstoffe schnell benötigt werden: „Zum Beispiel, um eine bestimmte Krankheit zu bekämpfen, etwa Virusinfektionen. Pflanzen wären ideal, weil sie dank transienter Expression in wenigen Tagen sehr schnell Protein produzieren können.“

Pflanzentechnik gegen Ebola und Erbkrankheiten

Obwohl die molekulare Landwirtschaft im Allgemeinen noch um Aufmerksamkeit zu ringen scheint, haben einige durch molekulare Landwirtschaft hergestellte Medikamente seit der Erstveröffentlichung der Methode im Jahr 1989 bereits an Bedeutung auf dem Weltmarkt gewonnen.

Das wirtschaftlich bedeutendste Beispiel ist die Produktion des Enzyms β-Glucocerebrosidase in Karottenzellen. Patienten, die dieses Enzym nicht haben, entwickeln die Gaucher-Krankheit. Sie können bestimmte Stoffwechselprodukte nicht abbauen, was sogar tödlich sein kann. Dieses Enzym benötigt für seine Funktion eine bestimmte Zuckerkette am Protein, die Pflanzen besonders gut herstellen können. Jetzt als ELELYSO vermarktet, wurde es 2012 von den Aufsichtsbehörden zugelassen, einer von zwei großen Durchbrüchen in der molekularen Landwirtschaft in diesem Jahr.

Ebenfalls im Jahr 2012 entwickelten Experten im Rahmen des EU-Projekts „Pharma-Planta“, einem internationalen Konsortium mit dem Schillberg-Team, die sogenannte GMP-Plattform (Good Manufacturing Practice) zur Entwicklung von pharmazeutischen Proteinen mittels molekularer Landwirtschaft, die ebenfalls ins Leben gerufen wurde damals in der EU zugelassen – eine wichtige Voraussetzung für zukünftige Technologieanwendungen. Dies wurde mit der erfolgreichen klinischen Phase-I-Studie für HIV-neutralisierende Antikörper in Tabakpflanzen (Nicotiana tabacum) erreicht.

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Das bekannteste Beispiel ist jedoch der Cocktail mit Antikörpern „ZMapp“ gegen Ebola, der ebenfalls in Tabakpflanzen hergestellt wird. Schlagzeilen machte es 2014, als es in Liberia während der Ebola-Epidemie in Westafrika in Notfällen eingesetzt und in klinischen Studien getestet wurde.

Der neu zugelassene Covifenz-Impfstoff von Medicago gilt auch als sehr wichtiger Durchbruch in der Gemeinschaft der molekularen Landwirtschaft. Medicago zeige deutlich, dass die transiente Expression es ermögliche, Impfstoffe sehr schnell in ausreichender Menge bereitzustellen, erklärt Schillberg. In diesem Fall hält er den Übergangsausdruck sogar für die sinnvollste Pflanzenplattform und betont: „Dies ist ein einzigartiger Verkaufspunkt für die Pflanze – kein anderes System kann Medikamente in derselben Größenordnung, Größe und Geschwindigkeit liefern!“

Verpasst die WHO eine Gelegenheit?

Experten sehen deshalb in der Molecular Farming Technologie großes Potenzial. Das deutsche Unternehmen Icon Genetics beschäftigt sich seit langem mit der klinischen Anwendung von Impfstoffen, und die Produktionsanlagen des Unternehmens produzieren auch das erfolgreiche Zmapp. Icon Genetics hat verschiedene Produkte in klinischen Studien, wie zum Beispiel maßgeschneiderte Krebsimpfstoffe, die seit 2010 für jeden Patienten individuell hergestellt werden flexibler als andere Techniken.

Icon Genetics hat auch den offenen Brief an die WHO unterzeichnet. Schillberg brachte die Stimmung in der internationalen Wissenschaft auf den Punkt: „Alle, die sich mit molekularer Landwirtschaftsforschung befassen, finden es bedauerlich, dass die WHO Grund hat, die Möglichkeit zu bestreiten, ein Medikament zu erhalten, das auf neue Weise hergestellt wird und so schnell verfügbar ist, dass es nicht nachvollziehbar ist.“ zur Wissenschaft.”

“Die Tabakindustrie sucht nach Alternativen zur Zigarettenproduktion, und dann lehnt die WHO ab.” Wäre der Impfstoff anstelle von Nicotiana benthamiana in Kopfsalat hergestellt worden und hätte Iglo anstelle von Phillipp Morris mitinvestiert, hätte niemand Einspruch erhoben … «Bisher (Stand Mai 2022) bleibt das Protestschreiben internationaler Wissenschaftler unbeantwortet die WHO.

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Experten sind jedoch zuversichtlich, dass die Zulassung des Impfstoffs einen wichtigen Beitrag zur Förderung der molekularen Landwirtschaft in der Biotechnologie leisten wird. „Ich denke, diese Veranstaltung öffnet die Tür – einerseits für andere Unternehmen, um neue Produkte auf den Markt zu bringen, und andererseits für Investoren, in pflanzliche Produkte zu investieren“, sagte Rita Abrances auf einer Konferenz der International Research Society for Molecular Forschung. Landwirtschaft (International Society for Plant Molecular Agriculture, ISPMF) im Mai 2022

Der Molekularbiologe ist Projektleiter des Plant Cell Biology Laboratory ITQB NOVA, einem Forschungsinstitut der Universität Lissabon. Sie erklärt den symbolischen Wert des Durchbruchs, der von der WHO-Entscheidung unberührt bleibt: „Kanadas Zulassung bringt Hoffnung und Chancen für unsere gesamte molekulare Landwirtschaftsgemeinschaft, so wie es Israels Protalix BioTherapeutics 2012 mit der Gaucher-Krankheit und 2014 mit ZMapp gegen das Ebola-Virus getan haben. Denn positive Ergebnisse schaffen langfristig Bewusstsein.“

Moos-Medizin

Schillberg stimmt zu. Mit ihm und vielen anderen Co-Autoren veröffentlichte Rita Afransch 2021 im Plant Biotechnology Journal eine ausführliche zweiteilige Übersicht darüber, was die molekulare Landwirtschaft gegen viele der endemischen, epidemischen und pandemischen Infektionskrankheiten tun kann, von denen Milliarden von Menschen betroffen sind. Es gibt jedoch noch viele Hindernisse, die überwunden werden müssen; einschließlich der „industriellen Trägheit“, die derzeit noch einen weit verbreiteten Handel und den koordinierten internationalen groß angelegten Einsatz von Impfstoffen und anderen biotechnologischen Produkten behindert.

»Klinische Studien kosten viel Geld. Und das muss von privaten Investoren kommen“ (Ralph Reski, Universität Freiburg)

Diese Erfahrung machte auch Ralph Reskey, Professor für Pflanzenbiotechnologie an der Universität Freiburg. Er unterzeichnete auch den offenen Brief an die WHO und war Gastgeber der letzten ISPMF-Konferenz, die sich auf molekulare Mooszucht konzentrierte. Moos kann gentechnisch menschliche Proteine ​​produzieren, oft von höherer Qualität und Reinheit als tierische Zellen – in diesen Fällen sprechen wir von „bio-gut“.

Ein Beispiel hierfür ist der menschliche Faktor H, ein komplexes Glykoprotein aus Blutplasma, das die Regulation des angeborenen Immunsystems beeinflusst. Faktor-H-Mangel kann zu überschießenden Entzündungen und Gewebeschäden führen, weshalb Reskis Team intensiv an der biotechnologischen Herstellung dieses Moleküls im Moos-Bioreaktor arbeitet. Anders als Tabakpflanzen vermehren sich Moose nicht in Gewächshäusern, sondern in Bioreaktoren, die denen der tierischen Zellproduktion ähneln. „Auf diese Weise vereint die Elchzucht in Moosen das Beste aus beiden Welten – Pflanzen und mikrobielle oder tierische Produktionssysteme“, erklärt Reski.

Mit dieser Technologie als Fundament gründete er 1999 das Unternehmen greenovation Biotech, das 2020 in eleva umbenannt wurde. Reski hofft, dass Faktor H auch gegen Long Covid helfen kann und eleva plant, so schnell wie möglich mit klinischen Studien zu beginnen. Doch um ein neues Medikament auf den Markt zu bringen, muss es zunächst drei klinische Phasen durchlaufen – ein Sicherheitstest, der mehrere hundert Millionen Euro kostet. Und deshalb braucht das Unternehmen private Investoren.

Das Unternehmen erreichte 2015 eine wichtige Phase, als es die offizielle Genehmigung für die erste klinische Studie zu in Moos produziertem menschlichem Protein erhielt. Dazu gehört das Enzym α-Galactosidase zur Behandlung der Stoffwechselstörung Morbus Fabry. Diese klinische Studie hat viele …