Bedeutung von Zellkulturen f ü ü r r die industrielle Biotechnologie die industrielle Biotechnologie

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Bedeutung von Zellkulturen f

Bedeutung von Zellkulturen f ü ü r r die industrielle Biotechnologie die industrielle Biotechnologie

Der

Der ABAS imABAS im Dialog mitDialog mit derderindustriellenindustriellenBiotechnologieBiotechnologie

Dr. Christine

Dr. Christine RascherRascher-Bang-Bang 06. Dezember 2011

06. Dezember 2011

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● ●

… sind in den letzten Jahrzehnten zu einem der wichtigsten Werkzeu… sind in den letzten Jahrzehnten zu einem der wichtigsten Werkzeuge in ge in der Genetik sowie der zellbiologischen, virologischen und

der Genetik sowie der zellbiologischen, virologischen und

immunologischen Forschung und in der Tumorforschung geworden immunologischen Forschung und in der Tumorforschung geworden

● ●

… sind ein Schl… sind ein Schlüüsselwerkzeug füsselwerkzeug für die Entwicklung und Zulassung von r die Entwicklung und Zulassung von neuen Medikamenten und f

neuen Medikamenten und füür die Erzeugung von kür die Erzeugung von künstlichem Gewebenstlichem Gewebe

● ●

… bilden eine wichtige Basis f… bilden eine wichtige Basis füür die industrielle Biotechnologie in r die industrielle Biotechnologie in Forschung und Produktion

Forschung und Produktion

Zellkulturen

Zellkulturen … … . .

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Die Bedeutung von Zellkulturen in der Die Bedeutung von Zellkulturen in der

pharmazeutischen Industrie pharmazeutischen Industrie

Verwendung von Zellkulturen in Biowissenschaften

Verwendung von Verwendung von

Zellkulturen in Zellkulturen in Biowissenschaften Biowissenschaften

Genforschung Genforschung

Genforschung Medikamenten- entwicklung Medikamenten Medikamenten--

entwicklung entwicklung

Gewebe- konstruktion

Gewebe Gewebe-- konstruktion konstruktion

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Was ist Zellkulturtechnologie ? Was ist Zellkulturtechnologie ?

● ●

Unter ZellkulturtechnologieUnter Zellkulturtechnologie in der Biotechnologie versteht man die integrierte in der Biotechnologie versteht man die integrierte Anwendung des Wissens aus

Anwendung des Wissens aus BiologieBiologie, , ChemieChemie und Verfahrenstechnikund Verfahrenstechnik, mit dem , mit dem Ziel, Zellkulturen oder deren Bestandteile bei technischen Verfa

Ziel, Zellkulturen oder deren Bestandteile bei technischen Verfahren einzusetzenhren einzusetzen

Biopharmazeutika Biopharmazeutika

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Biopharmazeutika Biopharmazeutika

● ● Arzneistoffe, die mittels Biotechnologie in gentechnisch ver Arzneistoffe, die mittels Biotechnologie in gentechnisch ver änderten ä nderten Organismen hergestellt werden

Organismen hergestellt werden

● ●

Einsatz in Diagnostik und TherapieEinsatz in Diagnostik und Therapie

● ●

Proteine (z.B. monoklonaleProteine (z.B. monoklonale AntikAntikörper) und Nukleinsörper) und Nukleinsääuren (DNA, RNA, uren (DNA, RNA, Antisense

Antisense--RNARNA, Antisense, Antisense--OligonukleotideOligonukleotide))

● ●

Herstellung in Bioreaktoren mit Hilfe von tierischen oder pflanzHerstellung in Bioreaktoren mit Hilfe von tierischen oder pflanzlichen lichen Organismen:

Organismen:

-- Mikroorganismen (z. B. Mikroorganismen (z. B. rekombinanterekombinante E. coliE. coli oder Hefekulturen)oder Hefekulturen) -- Zelllinien von SäZelllinien von Säugetierenugetieren

-- PflanzenPflanzen

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Biopharmazeutika

Biopharmazeutika - - Klassen Klassen

● ●

Gerinnungsfaktoren (Faktor VIII und IX)Gerinnungsfaktoren (Faktor VIII und IX)

● ●

FibrinolytikaFibrinolytika (Gewebespezifische Plasminogenaktivatoren(Gewebespezifische Plasminogenaktivatoren wie wie Alteplase

Alteplase))

● ●

Hormone ( z.B. Insulin, GonadotropineHormone ( z.B. Insulin, Gonadotropine, Wachstumshormone wie , Wachstumshormone wie Somatotropin)

Somatotropin)

● ●

HäHämatopoetischematopoetische Wachstumsfaktoren (Wachstumsfaktoren (Erythropoietin, Kolonie Erythropoietin, Kolonie stimulierende Faktoren wie G

stimulierende Faktoren wie G--CSF)CSF)

● ●

Interferone (InterferonInterferone (Interferon--αα, , --ββ, , --γγ))

● ●

auf Interleukinen basierende Produkte (Interleukinauf Interleukinen basierende Produkte (Interleukin--2 = 2 = Aldesleukin)Aldesleukin)

● ●

Impfstoffe (Hepatitis B-Impfstoffe (Hepatitis B-OberflOberfläächenantigen)chenantigen)

● ●

monoklonalemonoklonale AntiköAntikörperrper

● ●

sonstige Produkte (Tumornekrosefaktorsonstige Produkte (Tumornekrosefaktor-Superfamilie-Superfamilie, , therapeutische Enzyme)

therapeutische Enzyme)

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Monoklonale

Monoklonale Antik Antik ö ö rper als rper als Biopharmazeutika

Biopharmazeutika

Wirkstoff

Wirkstoff ProduktProdukt AnwendungAnwendung

Etanercept

Etanercept Enbrel®Enbrel®

--rheumatische rheumatische Erkrankungen Erkrankungen

--- Psoriasis-Psoriasis Infliximab

Infliximab Remicade®Remicade® rheumatische rheumatische Erkrankungen Erkrankungen Bevacizumab

Bevacizumab Avastin®Avastin® OnkologieOnkologie Rituximab

Rituximab MabThera®MabThera® OnkologieOnkologie Trastuzumab

Trastuzumab HerceptinHerceptin®® OnkologieOnkologie Panitumumab

Panitumumab VectibixVectibix®® OnkologieOnkologie Alemtuzumab

Alemtuzumab MabCampathMabCampath®® OnkologieOnkologie Cetuximab

Cetuximab Erbitux®Erbitux® OnkologieOnkologie

Adalimumab

Adalimumab HumiraHumira®®

- rheumatoide-rheumatoide ArthritisArthritis - chronisch-chronisch--entzentzüündliche ndliche

Darmerkrankungen Darmerkrankungen

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Preclinical

Preclinical Phase IPhase I Phase Phase

IIa IIb

IIa IIb Phase IIIPhase III

& launch

& launch Discovery

Discovery

Research

Research Bioprocesses & ManufacturingBioprocesses & Manufacturing Process Dev. Bio &Process Dev. Bio &

Bio Launch Plant VA Bio Launch Plant VA

to pilot scale to pilot scale From cell lab

From cell lab

to pure mAb

●● Produktion monoklonalerProduktion monoklonaler AntiköAntikörperrper

●● Prozess Optimierung in Prozess Optimierung in ‚Up‚Up-- & & DownstreamDownstream‘‘

●● Produktsicherheit (‚Produktsicherheit (‚virusvirus safetysafety‘‘))

●● ‚Scale‚Scale upup‘‘

●● Projekt Projekt Übertragungen (Intern/Extern)Übertragungen (Intern/Extern)

●● Produktion unter GMP BedingungenProduktion unter GMP Bedingungen

●● Dossiererstellung Dossiererstellung

Biopharmazeutika bei SANOFI:

‚ ‚ Bioprocesses & Manufacturing Bioprocesses & Manufacturing ‘ ‘

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Antik

Antik ö ö rper rper Produktion Produktion bei bei SANOFI: SANOFI: Upstream (USP) Upstream (USP)

2L / 5L 10L bioreactor

20 / 100 L bioreactor

500-L / 2500-L bioreactor (GMP) 20L / 50L WAVE

MCB / WCB MCB / WCB

basic downstream basic downstream cell expansion

cell expansion

Expansion Expansion

Culture Culture (spinner / Shaker) (spinner / Shaker)

step 0.1

step 0.2 / 0.3 Seed Culture

Seed Culture (5 / 20 L Bioreactor WAVE) (5 / 20 L Bioreactor WAVE)

step 0.4 Seed Culture

Seed Culture (100 L Bioreactor) (100 L Bioreactor)

step 0.5 Main Culture

Main Culture (500 L bioreactor (500 L bioreactor))

step 0.6 Harvest

Harvest (depth filtration) (depth filtration)

Sterile Filtration Sterile Filtration

(0.2 (0.2 µµm)m)

mAb expression mAb expression

Processed Bulk Harvest Processed Bulk Harvest

CHO cells CHO cells

monoclonal antibody monoclonal antibody

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Antik

Antik örper ö rper Produktion Produktion bei bei SANOFI: SANOFI: Downstream (DSP) Downstream (DSP)

chromatography skid

chromatography column

UF / DF skid

storage tank

Post-Post-VirusVirus

step 1.0

step 2.0

step 4.0

step 5.0

step 6.0

Processed Bulk Processed Bulk

Harvest Harvest

Virusinactivation Virusinactivation

(pH shift) (pH shift)

IEX IEX ChromChrom.. (Q

(Q--Sepharose)Sepharose)

HIC HIC ChromChrom..

(CHT) (CHT) Capture

Capture ChromChrom....

(Protein A) (Protein A)

Virusfiltration Virusfiltration (Nanofiltration(Nanofiltration))

Aliquotation Aliquotation Concentration Concentration

(UF/DF) (UF/DF)

Final Purified Bulk Final Purified Bulk PrePre--VirusVirus

step 3.0

monoclonal antibody monoclonal antibody

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Aspekte der Sicherheit: HSE Schwerpunkte Aspekte der Sicherheit: HSE Schwerpunkte

● ●

Herstellung monoklonalerHerstellung monoklonaler AntikAntikörperörper

●● BehöBehördliche Verfahren zur Gewrdliche Verfahren zur Gewäährleistung des rechtlichen Rahmenshrleistung des rechtlichen Rahmens

• • GenTGGenTG

• • BioStoffVBioStoffV

• • IfSGIfSG

• • BImSchGBImSchG

• • ........

●● Anwendung und Kontrolle der notwendigen SchutzmaßAnwendung und Kontrolle der notwendigen Schutzmaßnahmen nach nahmen nach GenTGGenTG

• • In der Regel Sicherheitsstufe S1In der Regel Sicherheitsstufe S1

• • erweiterte Aufzeichnungen ferweiterte Aufzeichnungen für den Produktionsbereich nach ür den Produktionsbereich nach GenTAufzVGenTAufzV

• • Erweiterte SicherheitsmaßErweiterte Sicherheitsmaßnahmen fnahmen füür den Produktionsbereich nach r den Produktionsbereich nach GenTSVGenTSV

● ●

Verwendung monoklonalerVerwendung monoklonaler AntiköAntikörper im Gesundheitsdienst rper im Gesundheitsdienst

●● GefäGefährdungsbeurteilung bei Thrdungsbeurteilung bei Täätigkeiten mit monoklonalentigkeiten mit monoklonalen AntikAntiköörpernrpern

• • Einstufung nach GefStoffVEinstufung nach GefStoffV und und TRGsTRGs

• • ‚Bewertung ‚Bewertung monoklonaler AntikmonoklonalerAntikörper zum Schutz Beschörper zum Schutz Beschääftigter‘ftigter‘ (BGW)(BGW)