Wetenschappers programmeren tabaksplanten om ebola-uitbraken te stoppen

Een pandemie is nooit leuk voor Patient Zero. Als je een van de eersten bent die geïnfecteerd is in een nieuwe uitbraak, is tegenwoordig het enige wat je misschien krijgt een mogelijke cameo in een medisch boek.

Dat is omdat, vooral voor agressieve infecties, duizenden eerst sterven voordat het tergend langzame proces van medicijnontwikkeling ook daadwerkelijk enige resultaten laat zien. Maar laat me je voorstellen aan plantilichamen: een combinatie van genetische manipulatie en plant biotechnologie. Plantilichamen zijn antilichamen medicijnen die gegroeid worden in levende planten. Plant-gebaseerde processen zijn goedkoper en veiliger gebleken dan conventionele medicijnontwikkelingen.

En sneller. Echt veel sneller.

Afgelopen maand, toen ebola serieus over West Afrika begon te scheuren, hebben wetenschappers van Mapp Biopharmaceutical DNA in tabaksplanten gespoten en om zo veelbelovende plantilichamen te groeien. Ze leverden hun experimentele medicijn ZMapp in recordtijd. Deze snelheid zou wetenschappers kunnen helpen om levensreddende medicijnen te verzinnen voordat een uitbraak uit de hand loopt.

"Bij een reactie op een infectieziekte, speelt snelheid echt een hele grote rol," vertelde Robert L. Erwin mij. Erwin is de President van iBio Inc., een biotechnologisch bedrijf uit Delaware dat zich specialiseert in op planten gebaseerde farmaceutica. "Met planten kan je veel sneller reageren op een crisis."

Het groeien van medicijnen in planten is een verfrissende, groene twist aan een oude en minder romantische methode. Conventionele antilichaam-medicijnen worden gekookt in Chinese eierstokcellen van hamsters (ja serieus, dit gebeurt) en gecultiveerd in enorme metalen vaten. Het proces kan maanden duren en de kosten van het bouwen van de faciliteiten voor het onderzoek kunnen astronomisch zijn.

Aan de hand van de data geleverd door iBio Inc., kostte een onlangs gebouwde Novartis-faciliteit van 43.000 vierkante meter $600 miljoen, terwijl iBio's eigen kleinere faciliteit maar $68 miljoen kostte. iBio claimt dat hun kleinere en goedkopere faciliteit per jaar meer griepvaccinaties kan produceren dan de farmaceutische gigant.

Het ontwikkelingsproces van plantilichamen is een twist aan klassieke immunologie. Antilichamen, zeer specifieke proteïnenconglomeraten die een rechte lijn door het lichaam maken om specifieke doelwitten te bereiken, worden geïsoleerd uit mensen of muizen. Wetenschappers vangen dan het DNA van het veelbelovende antilichaam en stoppen het in een virus, dat een plant infecteert met genetische informatie en het dwingt om meer antilichamen te groeien.

Tabaksplanten zijn de meest veelbelovende slachtoffers. Als ze gegroeid worden in een watercultuur in een groot en lommerrijk lab zijn tabaksplanten een winterharde, snelgroeiende gastheer. Al binnen 2-7 dagen kunnen tabaksplanten genoeg plantilichamen produceren voor een substantiële oogst.

"In het begin worden de planten op dezelfde manier geoogst als een voor een salade," zei Erwin. "Je oogst de bladeren, vermaalt ze en dan centrifugeer je ze tot een groene, smoothie-achtige vloeistof.

Dit proces snijdt vele van de dure en tijdverslindende aspecten van de conventionele antilichaamproductie weg. Antilichamen die buiten bijvoorbeeld tabaksplanten worden gegroeid, vragen een grotere hoeveelheid van steriele voedingsbodem oplossingen en reguliere onderhuid voor de fragile genen in elke cellijn.

Tabaksplanten voorbereiden en klaar om te groeien houden is veel simpeler. "Planten kunnen continue beschikbaar zijn in een 'stand-by' modus dankzij een semi-gerobotiseerde watercultuur operatie," legde Erwin uit.

Ondanks het feit dat experts zeggen dat plantilichamen sneller en goedkoper zijn om te groeien, blijven plantgebaseerde medicijnen zeldzaam op de markt. Apotheken staan vol met conventionele antilichaamtherapieën, die kanker en auto-immune ziektes genezen, van artritis tot de ziekte van Crohn. Op het plantilichaamfront gaat die vooruitgang nog langzaam.

Ongeveer tien jaar geleden produceerde Planet Biotechnology, een bedrijf in Californië, een plantilichaam dat tandplak voorkwam. Het kreeg uiteindelijk goedkeuring in Europa. In 2012 keurde de FDA Elelyso goed: een op wortel gebaseerd medicijn dat de ziekte van Gaucher geneest.

Sindsdien is het grootste nieuws in de plantilichamen-wereld ZMapp, het controversiële medicijn dat misschien ebola-infecties geneest. De cocktail van drie plantilichamen, onttrokken uit tabaksplanten, zou op moleculair niveau op ebola inwerken, door het virus uit te schakelen door zich specifiek eraan te binden. De behandeling is nog wel experimenteel. Te weinig mensen hebben ZMapp gekregen om te bewijzen of het medicijn veilig en effectief is om te gebruiken.

Grote medicijnenfabrikanten zijn zeer traag in het adopteren van op planten gebaseerde technieken. Een reden hiervoor kan zijn dat er al enorme investeringen zijn gemaakt in conventionele farmaceutische methodes.

"De technologie die nu in gebruik is, is zeer gevestigd en extreem efficiënt," vertelde Micheal Kamarck, een consultant voor de biotechnologische industrie en voorheen productieleider bij Merck, aan Reuters vorige maand. "De grote bedrijven hebben die investeringen gemaakt en de systemen geadopteerd."

Dat zijn grote farmaceutische woorden voor if it ain't broke, don't fix it. Maar toch, voor een snelle en goedkope reactie op de volgende grote uitbraak, is het niet moeilijk om voor te stellen de farmaceutische industrie in een oogwenk naar planten omslaat.

"In een noodgeval zouden planten grote hoeveelheden medicijnen kunnen produceren, terwijl faciliteiten die celstructuren van zoogdieren gebruiken, er waarschijnlijk maanden over zouden doen om hetzelfde niveau van productie te bereiken," zei Erwin.

Voor Patient Zero, is dat een verschil dat telt.