ZMapp e il futuro "crescente" di medicinali di origine vegetale

Migliaia a rischio di Ebola hanno bisogno di speranza, e quella speranza potrebbe crescere proprio ora in una serra del Kentucky. Piante come tabacco, mais e patate possono costruire proteine complesse. I ricercatori hanno ora preso il controllo del macchinario interno di queste piante per produrre alcune delle più importanti proteine terapeutiche, anticorpi e vaccini mai prodotti. Questi sono chiamati prodotti fitosanitari o PMP.

Il processo di trasformare un gene in una proteina in un raccolto viene semplificato, ottimizzato e regolato. Sono in corso studi clinici per testare le prime proteine "coltivate". I PMP stanno diventando maggiorenni e il farmaco sperimentale Ebola ZMapp li ha resi famosi.

Pubblicità Pubblicità

La crisi dell'Ebola nell'Africa occidentale si espande quotidianamente. Secondo il CDC, oltre 1 400 persone sono morte per sospetta infezione da Ebola nell'attuale epidemia. Altri milioni sono a rischio. L'ebola non ha cura e nessun vaccino.

Due operatori umanitari americani, il Dr. Kent Brantly e il missionario Nancy Writebol, sono appena usciti dall'isolamento dell'ospedale Emory University di Atlanta. Hanno battuto le probabilità e recuperati dall'infezione da Ebola. Brantly e Writebol hanno entrambi ricevuto ZMapp.

Per saperne di più: due americani dimessi dall'ospedale di Atlanta, ma la crisi dell'Ebola è ancora lontana dall'eccedenza »

Sebbene i medici non possano dimostrare che ZMapp è stata la causa della guarigione di questi pazienti, i risultati sono incoraggianti. Le restanti poche dosi del farmaco non testato sono state spedite nelle aree colpite dell'Africa occidentale.

Il 16 agosto, i funzionari di Monrovia, in Liberia, hanno confermato che a ZMapp sono stati dati tre medici infetti. Lunedì, i funzionari hanno riferito che uno dei dottori, il dottor Abraham Borbor, era morto a causa dell'infezione. Borbor era vice capo medico del più grande ospedale della Liberia.

Pubblicità Pubblicità

Anche se ZMapp alla fine si rivela di successo, la maggior parte del trattamento non sarà disponibile per settimane o mesi. Perché? Le piante hanno bisogno di tempo per crescere.

ZMapp "cresce" all'interno di piante geneticamente modificate Nicotiana benthamiana (un fragile cugino di tabacco). Mapp Biopharmaceutical e LeafBio hanno sviluppato questo cocktail di trattamento solo pochi mesi fa. Combina anticorpi che in precedenza hanno dimostrato il successo nell'aumentare i tassi di sopravvivenza dell'ebola nelle scimmie. Le piante fabbricano questi anticorpi usando i loro macchinari interni.

Passaggio dall'antisera agli anticorpi

Le origini di ZMapp iniziarono con un trattamento di 100 anni per le infezioni senza cura: antisiero. Originariamente, l'antisiero veniva prodotto dal siero di persone (o animali) sopravvissuto alla stessa infezione. Il siero è la parte "chiara" del sangue. Non ha globuli rossi o proteine coagulanti. Il siero contiene molte altre proteine, inclusi gli anticorpi.

Il siero di un sopravvissuto contiene anticorpi contro il virus o i batteri che hanno causato l'infezione. Il trattamento con l'antisiero consiste nel prendere il siero del sopravvissuto e iniettarlo in qualcuno recentemente esposto alla stessa malattia. Gli anticorpi sierici aiutano ad attivare rapidamente il sistema immunitario della persona appena infetta.

Prima della scoperta di antibiotici come la penicillina e i vaccini per prevenire l'infezione, gli antisieri venivano usati per trattare le infezioni. Questi includevano polmonite, difterite, colera e altro. Ora, gli antisieri combattono le tossine dai morsi di serpente e combattono le infezioni da rabbia e tetano.

PubblicitàAdvertisement

Conigli infetti, ratti e persino cavalli sono stati usati per generare antisieri. Questo era costoso e inefficiente. La moderna comprensione della genetica e della struttura degli anticorpi ha aiutato a perfezionare il concetto di antisiero. Invece di usare molti anticorpi diversi (anticorpi policlonali o pAb) i ricercatori ora scelgono solo quelli più efficaci. Quindi ricreano il codice genetico per un anticorpo particolarmente utile (chiamato anticorpo monoclonale o mAb).

I geni per quel mAb sono tipicamente inseriti in batteri o colture di cellule animali. Queste colture cellulari producono quindi grandi quantità di mAbs, che vengono purificati e utilizzati per il trattamento. Nessun prodotto siero o animale è coinvolto. Questo elimina i rischi di lavorare con agenti infettivi mortali negli animali.

Scopri come gli anticorpi monoclonali possono curare il lupus »

In un comunicato stampa riguardante il successo del precursore di ZMapp, chiamato MB-003, il presidente di Mapp Biopharmaceutical Larry Zeitlin ha dichiarato:" Siamo stati contenti per vedere come si sono comportati i mAbs umanizzati di MB-003. Siamo stati piacevolmente sorpresi dalla superiorità dei mAbs derivati dalle piante rispetto agli stessi mAbs prodotti nella tradizionale coltura cellulare di mammiferi. "

Questo metodo crea medicinali altamente efficaci, tra cui Herceptin (trastuzumab), una chemioterapia in mAb per il cancro al seno Humira (adalimumab) è un trattamento in mAb contro le malattie autoimmuni L'associazione tag-team di actoxumab e bezlotoxumab è in sviluppo per trattare l'infezione Clostridium difficile. Ci sono più di 350 trattamenti in mAb in sviluppo e più di 30 sul mercato.

Pubblicità Pubblicità

Mantenere enormi tini di colture cellulari per produrre mAbs costa un sacco di soldi. L'introduzione dei geni mAb nelle piante crea un metodo di produzione più economico e con volumi elevati. contaminazione nel prodotto finale.

"Con la crescente domanda globale di vaccini e altri prodotti biologici, lo sviluppo di tecnologie per rendere i prodotti più sicuri e migliori resta da criticare ical ", ha detto il dott. Vidadi Yusibov, direttore esecutivo del Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology, in un recente comunicato stampa.

'Infettare' Le piante le trasformano in fabbriche di proteine

I parenti di tabacco sono più comunemente usati per questo nuovo processo. I ricercatori hanno modificato le piante simili a tabacco coltivate a Owensboro, nel Kentucky, per produrre tre anticorpi contro Ebola e creare ZMapp.

N. benthamiana è coltivata al chiuso in fattorie simili a fabbriche, quindi non mette a rischio tabacco commerciale o altre colture. Le foglie, che assorbono rapidamente i liquidi, sono facilmente infettate da virus o batteri.

Scopri di più sul virus Ebola letale e febbre emorragica da Ebola »

Pubblicità Pubblicità

N. benthamiana è una pianta perfetta per il processo di agroinfiltrazione. Il gene anticorpale desiderato viene aggiunto come frammento di DNA a un batterio ingegnerizzato chiamato Agrobacterium tumefaciens. Questo era una volta la fonte della malattia coronarica nelle piante. Ora è stato imbrigliato per saturare una pianta con DNA utile. Le piante vengono immerse intere in una soluzione di A. Tumefaciens e le foglie assorbono i batteri. Quindi, i centri di produzione dirottati delle piante iniziano a produrre la proteina desiderata alla rinfusa.

Una "pharm" coperta funzionante è una macchina ben oliata. I robot coltivano piante, trattano le piante mature con un bagno per trasformarle in fabbriche in miniatura, quindi le raccolgono e le elaborano.

La foglia della pianta del tabacco è il principale sito di stoccaggio delle proteine. Pertanto, l'elaborazione e la purificazione devono iniziare immediatamente dopo la raccolta. Estrarre la proteina desiderata è ancora costosa e richiede tempo. Il tabacco e i suoi cugini contengono alcaloidi tossici che devono essere rimossi prima che la proteina possa essere somministrata come farmaco.

Ci vorrà un po 'di tempo prima che altri cocktail di mAb ZMapp possano essere coltivati, affinati e purificati per l'uso. Il processo deve anche essere ridimensionato per affrontare le migliaia di dosi necessarie. ZMapp ha ancora bisogno di numerosi test umani per determinare se è sicuro ed efficace.

Farmaci prodotti dalle piante anche testati per HIV, MRSA, West Nile

Oltre ZMapp per il trattamento dell'ebola, altri mAbs prodotti dall'impianto si stanno spostando verso studi clinici. Mapp Biopharmaceutical continua a lavorare su terapie mAb prodotte dall'azienda per il virus Marburg (un cugino di Ebola) e per il virus respiratorio sinciziale. Un cocktail microbicida di mAbs contro l'HIV e l'herpes è anche vicino all'avanzamento degli studi clinici di fase 1.

Altri ricercatori stanno sviluppando mAbs artificiali per il virus del Nilo occidentale. Il rabbia e l'epatite sono prodotti nel tabacco. CaroRx è un mAb di origine vegetale usato per trattare i batteri che causano la carie e attualmente è in fase 2 di studi clinici.

Le possibilità sono molto eccitanti per estendere la protezione anticorpale ad altre malattie come la tubercolosi, l'MRSA e persino l'HIV. L'uso di piante per produrre questi anticorpi protettivi può comportare costi inferiori e una risposta più rapida a un focolaio di malattia.

I PMP hanno applicazioni oltre agli anticorpi terapeutici. La produzione rapida di enormi quantità di proteine mirate è un grande vantaggio nella produzione di vaccini con le piante. Quando colpisce un'epidemia come l'influenza suina, le scorte di vaccino possono essere esaurite rapidamente. La produzione vegetale di vaccini può colmare le lacune.

Ulteriori informazioni: Farmaci per il cancro al seno Cura infezione da virus Ebola nei topi »

Presso il Centro Fraunhofer per la biotecnologia molecolare nel Delaware, rack di N.benthamiana piante possono essere programmate per produrre un'ampia varietà di vaccini. La prossima volta che un'epidemia colpisce, la produzione di PMP potrebbe creare 2,5 milioni di unità di vaccino in una sola settimana.

I vaccini prodotti dalle piante sono stati sviluppati per il colera, l'escherichia coli, l'epatite B, il virus Norwalk e l'HPV. Altri sono in arrivo. Esistono anche ricerche in corso sui vaccini alimentari. Ciò consentirebbe ai pazienti di consumare semplicemente un alimento per creare l'immunità. Altre proteine terapeutiche, come i fattori di coagulazione e altri prodotti sanguigni, vengono prodotte anche nelle piante. Il Dr. Henry Daniell, direttore della ricerca traslazionale presso la School of Dental Medicine dell'Università della Pennsylvania, sta collaborando con il drugmaker Bayer per produrre anticoagulanti nelle foglie di lattuga.

"Oltre a ZMapp, ci sono molti recenti sviluppi in questo campo", ha detto Daniell a Healthline. "[La rivista] Nature presenta una delle nostre pubblicazioni sull'emofilia prodotta nei cloroplasti di lattuga. Questo è stato sviluppato con un accordo da $ 100 milioni con un'importante azienda farmaceutica. Quindi, questo campo sta avanzando rapidamente. "

Le cellule di lattuga liofilizzate sono resistenti agli acidi dello stomaco. Possono essere assunti per via orale e ancora assorbiti nell'intestino, a differenza della maggior parte dei prodotti proteici delicati. Con la crescente necessità di più proteine terapeutiche, una tecnica di produzione rapida ed economica sarebbe un enorme vantaggio. E le principali compagnie farmaceutiche stanno sedute e stanno prendendo nota.

L'attuale epidemia di Ebola è la più grande e la più seria mai vista. Anche se gli sforzi per arginare l'ondata di nuove infezioni hanno successo, si verificherà un altro focolaio. Gli anticorpi e i vaccini coltivati in pianta consentiranno una rapida produzione di farmaci in risposta alle epidemie del futuro.

Notizie correlate: il primo anticorpo monoclonale biosimilare al mondo altrettanto efficace per la spondilite anchilosante »