Monoklonale Antikörper und Single-Use-Systeme in der Bioprozesstechnik

Was sind monoklonale Antikörper?

Monoklonale Antikörper (mAbs) sind eine Art von Protein, das bei der Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten eingesetzt wird. Sie werden von identischen Immunzellen hergestellt, die alle Klone einer einzigen Mutterzelle sind, daher der Name "monoklonal".

mAbs wirken, indem sie sich mit sehr hoher Affinität und Spezifität an bestimmte Ziele, so genannte Antigene (oft bestimmte Rezeptoren auf der Zelloberfläche), binden, ähnlich wie die Antikörper des Immunsystems.
 

Diese Bindung kann zu einer Vielzahl von Wirkungen führen, die vom Ziel und dem jeweiligen mAb abhängen. So kann dies beispielsweise zur Tumorbeseitigung führen, indem wesentliche Funktionen der bösartigen Zellen wie die Dimerisierung oder die Ausbreitung von Signalkaskaden gehemmt werden. Darüber hinaus können mAbs auch an Zielenzyme binden, um deren Beseitigung zu unterstützen, oder sie können sogar dazu verwendet werden, therapeutische Moleküle direkt an die Krebszellen zu bringen, wenn sie mit Medikamenten konjugiert sind.

mAbs werden mit Hilfe der Hybridomtechnologie hergestellt, einer Methode, bei der B-Zellen, eine Art weißer Blutkörperchen, die Antikörper produzieren, geerntet (in der Regel von Mäusen oder anderen Säugetieren) und mit unsterblichen Krebszellen, den so genannten Myelomen, verschmolzen werden, was zur Bildung von Hybridzellen, den so genannten Hybridomen, führt. Diese Hybridome können ähnlich wie normale Zelllinien kultiviert werden, was zur Entwicklung genetisch identischer Zelllinien führt, die in der Lage sind, einen einzigen spezifischen Antikörper zu produzieren.

Vorteile von monoklonalen Antikörpern

Der Hauptvorteil von mAbs ist ihre hohe Spezifität, Selektivität und Affinität. Dadurch können sie bestimmte Rezeptoren erkennen und nur bösartige Zellen (in Krebsfällen) oder infektiöse Bakterien angreifen. Folglich bleiben gesunde Zellen und nützliche Bakterien unangetastet, was zu einer geringeren Behandlungstoxizität und weniger Nebenwirkungen führt und sowohl die Sicherheit der Therapie als auch das allgemeine Wohlbefinden des Patienten erhöht.

Ein weiterer Grund für den Erfolg der auf mAbs basierenden Therapie ist, dass ihre Eigenschaften moduliert werden können. Wie alle Antikörper bestehen auch mAbs aus drei Segmenten: zwei identischen antigenbindenden Regionen, den so genannten Fabs, und einer einzelnen hochkonservierten Region, dem so genannten kristallisierbaren Fragment (Fc), das die Immunantwort der Moleküle beeinflusst.

Durch die Veränderung der Fabs-Regionen lassen sich Affinität und Stabilität erhöhen und sogar die Bindung an verschiedene therapeutische Ziele ermöglichen. Gleichzeitig ermöglichen Anpassungen der Fc-Region die Feinabstimmung der Molekülaktivität, was die Entwicklung innovativer immuntherapeutischer Ansätze fördert.

Schließlich sind mAbs auch zu einer wertvollen Therapie für die Behandlung von Virusinfektionen und -krankheiten geworden, indem sie an virale Antigene binden und diese neutralisieren oder das Immunsystem des Patienten zu deren Beseitigung stimulieren.

aAbs Bioprozessierung, Produktion und Anwendungen

Heutzutage sind mAbs eine der am schnellsten wachsenden Klassen von Biotherapeutika und dominieren die Industrie seit fast 30 Jahren.

Durch die Verwendung gentechnisch veränderter Wirtszellen, wie z. B. CHO-Zellen (Chinese Hamster Ovary), können mAbs in großen Mengen in Bioreaktoren hergestellt werden, was eine effiziente und kostengünstige Produktion von lebensrettenden Medikamenten für die Behandlung verschiedener Krankheiten wie Krebs, Entzündungen und Autoimmunkrankheiten ermöglicht.

Neben ihrer Verwendung als therapeutische Moleküle können mAbs auch hergestellt werden, um als Reagenzien und Werkzeuge bei der Reinigung und Analyse anderer Proteine zu dienen. Sie können spezifische Proteine aus komplexen Gemischen wie Blut oder Zelllysaten isolieren, indem sie an das Zielprotein binden und es dann mit Techniken wie der Magnetkügelchenaufreinigung oder der Durchflusszytometrie herausziehen. In diesem Sinne sind sie auch sehr wertvolle Instrumente für die Diagnose, Erkennung und Vorbeugung einer breiten Palette von Krankheiten.

Vorteile der Verwendung von Single-Use-Systemen (SUS) in der Bioprozesstechnik

Hochwertige Komponenten von Venair für eine nahtlose Implementierung

In den letzten Jahren hat sich der Einsatz von Single-Use-Systemen (SUS) in der Bioprozessindustrie immer mehr durchgesetzt, hauptsächlich aufgrund der einfachen Handhabung, der Kosteneffizienz, der reduzierten Reinigungs- und Validierungsschritte und der Minderung des Kontaminationsrisikos der Prozesse.

Die Flexibilität von SUS ermöglicht auch ein einfaches Scale-up oder Scale-down von Prozessen. Silikonschläuche, Polyethylenbeutel und andere Einwegkomponenten sind wichtig für die Implementierung von Einwegsystemen bei der Produktion von mAbs und anderen Bioprozessanwendungen.

Venair bietet eine Vielzahl von Silikonschläuchen, Polyethylenbeuteln und anderen Einwegkomponenten an, die sich gut für den Einsatz in der Bioprozessindustrie eignen und Unternehmen bei der Implementierung von Einwegsystemen in ihre Herstellungsprozesse unterstützen können.

Schlussfolgerungen

Insgesamt sind mAbs ein leistungsfähiges Instrument im Kampf gegen Krankheiten und werden in der Bioprozessindustrie zunehmend für die Herstellung therapeutischer Proteine und als Reagenzien für die Aufreinigung und Analyse eingesetzt. Mit dem Aufkommen von Einwegsystemen und Fortschritten in der Technik ist die Produktion von mAbs effizienter und kostengünstiger geworden, so dass diese lebensrettenden Medikamente für bedürftige Patienten in größerem Umfang zur Verfügung stehen.