Die Milch macht‘s

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Von Helga Anton-Beitz

Die Europäische Zulassungsbehörde hat Anfang August einen Arzneistoff zugelassen, der aus der Milch transgener Ziegen gewonnen wird. ATryn^® ist damit das weltweit erste Arzneimittel, das genetisch veränderte Tiere produzieren. Bislang stammten biotechnologische Arzneimittel aus Bakterien-, Pilz- oder Säugerzellkulturen.

Die genetische Manipulation von Nutztieren wird seit nunmehr dreißig Jahren intensiv beforscht. Eines der verfolgten Ziele ist, den Organismus der Tiere zur Produktion humantherapeutischer Proteine zu bringen. α-Antithrombin beziehungsweise Antithrombin III, der Arzneistoff von ATryn, ist das erste dieser Proteine, das es zur Marktreife gebracht hat. Sein Entwickler, die amerikanische Firma GTC Biotherapeutics, übernimmt damit eine Vorreiterrolle. Er hat die zu Grunde liegende Technologie nicht nur so weit optimiert, dass sie nun industriell nutzbar ist, sondern auch die immensen Anforderungen der Zulassungsbehörden an die Sicherheit des transgen produzierten Arzneistoffes umgesetzt.

Antithrombin III ist eine körpereigene Substanz, die zwei Komponenten der Blutgerinnungskaskade, Thrombin und Faktor Xa, hemmt. Sie wirkt damit der Blutgerinnung entgegen. Aus Humanplasma gewonnenes Antithrombin III ist bereits seit Jahren zur Behandlung des vererbten Antithrombin-III-Mangels und des damit verbundenen erhöhten Thromboserisikos zugelassen. Es wird als Infusion verabreicht.

Anfang des Jahres war ein erster Zulassungsantrag für das Medikament zunächst gescheitert, da noch zu wenig Daten vorlagen. Im Juni revidierte das Beraterkomitee der EMEA seine Meinung und kam zu dem Schluss, dass die Vorteile die Risiken überwiegen. So erhielt Genzyme Europe Anfang August die europäische Zulassung für das Präparat. Es soll Patienten mit angeborenem Mangel an Antithrombin III bei operativen Eingriffen zusammen mit einer Heparingabe vor venösen Thrombosen schützen.

Menschliche Gene einschleusen

Um ein Tier zur Produktion eines für ihn fremden Proteins zu veranlassen, muss man das entsprechende Gen in sein Genom einfügen. Hierzu werden weiblichen Tieren frisch befruchtete Eizellen entnommen. In diese wird der DNA-Bauplan des gewünschten Proteins durch Mikroinjektion eingebracht. Er integriert sich dort von selbst in das Genom. Der so manipulierte »Ein-Zell-Embryo« wird in die Gebärmutter eines anderen weiblichen Tieres implantiert. Während der Zellteilungen im Zuge der Emryonalentwicklung vervielfältigt sich auch der DNA-Bauplan. Die Ziegen der so genannten Gründergeneration, die nach fünf Monaten zur Welt kommen, besitzen diesen Bauplan in jeder Zelle und können ihn an ihre Nachkommen vererben.

Neben dem Bauplan für das gewünschte Protein werden auch regulatorische DNA-Sequenzen in das Genom eingeschleust. Sie bewirken, dass das Protein ausschließlich in den milchbildenden Zellen des Euters produziert wird. Eine Beeinflussung des Tieres durch das von ihm gebildete Protein ist damit nicht zu erwarten, was ein großer Vorteil gegenüber Zellkulturen ist, die nicht selten an dem von ihnen hergestellten Eiweiß zu Grunde gehen.

Damit es zur Milchproduktion kommt, müssen die Ziegen der Gründergeneration selbst Nachwuchs bekommen. Über zehn Monate geben die Ziegen dann 2,5 Liter Milch pro Tag, die 2 bis 10 g des gewünschten Proteins pro Liter enthält. In konventionellen Zellkulturen liegt das Protein hingegen nur in Konzentrationen von 0,2 bis 1 g pro Liter Zellkultur vor.

Die hohen Protein-Ausbeuten gleichen die lange und teure Anlaufphase aus. Nicht jede Mikroinjektion ist erfolgreich und nicht jeder implantierte Embryo entwickelt sich wunschgemäß. Unter Umständen führt nur eine von hundert manipulierten Eizellen zum Ziel. Ist es dann allerdings geschafft und eine transgene Population liegt vor, muss sich diese für eine dauerhafte Produktion nur noch vermehren.

Die milchproduzierenden Zellen des Euters sind nicht nur leistungsfähig, sie sind auch in der Lage, sehr große oder aus mehreren Untereinheiten zusammensetzte Proteine zu bilden und in die Milch auszuscheiden. Mit Säugerzellkulturen ist dies nur in begrenztem Umfang möglich. Sie waren zum Beispiel nicht in der Lage, Antithrombin III zu produzieren.

Sicher trotz tierischer Herkunft

Der beste Garant dafür, dass mittels transgener Tiere produzierte Arzneistoffe keine Infektionsgefahr für den Menschen darstellen, ist die Gesundheit der Tiere. Allem voran steht die Sorge um die Verbreitung von TSE (transmissible spongiform encephalopathy). Hier wird versucht, das Risiko von vorneherein so klein wie möglich zu halten, indem nur Tiere aus TSE-freien Ländern wie Neuseeland oder Australien verwendet und diese in geschlossenen Herden gehalten werden. Gemeinsam mit Veterinärmedizinern werden darüber hinaus vollständige Listen über weitere mögliche Erkrankungen, bakterielle und virale eingeschlossen, erarbeitet. Für diese wird das gesamte verfügbare wissenschaftliche Material zur Diagnose, Behandlung und zu deren Einfluss auf die Unbedenklichkeit der Milch gesammelt. Auch einer möglichen Mastitis wird besondere Beachtung geschenkt, indem vor jedem Melkvorgang die Temperatur der Tiere gemessen und das Euter gründlich untersucht wird.

Die Milch der Antithrombin III bildenden Ziegen wird zunächst mit den gängigen Methoden der Milchindustrie aufbereitet. An diese schließen sich mehrere chromatographische Reinigungsschritte an, zwischen die Verfahren zur Abtrennung und Inaktivierung von Viren geschaltet werden. Das gesamte Verfahren zur Reinigung des Proteins wurde auf sein Vermögen, Viren und die Erreger von TSE zu entfernen, validiert.

Original und Fälschung

Bislang wurde Antithrombin aus humanem Blutplasma gewonnen. Die Produktion durch transgene Ziegen stellt den Arzneistoff nun in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung und ermöglicht eine anderweitige Ausnutzung der wertvollen Ressource Humanplasma. Die Aminosäuresequenz des rekombinant humanen Antithrombin III ist identisch zum humanen Original. Unterschiede bestehen jedoch in der Art und Anzahl der Zuckerketten, die an die Aminosäuren angehängt werden (Sekundärmodifikation durch Glykosilierung). Diese scheinen der Grund dafür zu sein, dass transgen produziertes Antithrombin III viermal stärker an Heparin bindet als humanes. Unterschiedliche Glykosilierungsmuster können allerdings auch dazu führen, dass ein Protein im Menschen unwirksam ist oder dass es unter der Therapie als fremd erkannt wird und immunologische Abwehrreaktionen auslöst. Beides trat bei ATryn bislang nicht auf. Dennoch wird dies nach der Markteinführung weiter beobachtet werden. Nach Angaben des Herstellers soll das Präparat Mitte 2007 in den Handel kommen.

Die Zulassung von ATryn hat einen Standard gesetzt, an dem sich beide Seiten, die herstellende pharmazeutische Industrie und die zulassenden Behörden, orientieren können. Weitere therapeutische Proteine, die sich bereits in der transgenen Entwicklungspipeline befinden, sind zum Beispiel monoklonale Antikörper. Diese werden in vergleichsweise großen Mengen zur Therapie benötigt, die durch die neue Technologie leicht zur Verfügung gestellt werden können. Aber auch große Fusionsproteine von Enzymen mit gegen Tumore gerichtete monoklonalen Antikörpern, die das Enzym zielgerichtet an den Wirkort bringen sollen, befinden sich in der Entwicklung. Ihre Zulassung darf mit Spannung erwartet werden.

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