Bei den Fermenterkapazitäten zur gentechnischen Herstellung von Biopharmazeutika ist Deutschland Europameister und nach den USA Vizeweltmeister[1]. In Europa nimmt Deutschland mit einem Volumen von insgesamt 675.000 Litern weiterhin unangefochten den ersten Platz ein. Weltweit haben nur die USA mit insgesamt knapp 1,2 Millionen Litern mehr Produktionskapazitäten. Derzeit noch weit abgeschlagen folgen die Länder Indien und Japan mit 130.000 bzw. 105.000 Litern.

Gentechnische Herstellung von monoklonalen Antikörpern für die Therapie (©  Roche Penzberg)
Die Produktion von Biopharmazeutika konzentriert sich meist auf einen oder wenige Standorte. Das rührt daher, dass die Herstellungsprozesse komplex sind und in großvolumigen Bioreaktoren ablaufen, die hohe Investitionen erfordern. 97 Prozent der Kapazitäten in Deutschland befinden sich an folgenden drei Firmenstandorten: Roche in Penzberg, Sanofi-Aventis in Frankfurt-Höchst sowie Boehringer Ingelheim in Biberach. Diese Anlagen sind in Deutschland sehr wettbewerbsfähig, da für ihren Betrieb wenig, aber hoch qualifiziertes Personal benötigt wird und die Anlagenbauer in gut erreichbarer Nähe sitzen. Damit ist sichergestellt, dass eine Wartung und Reparatur in kurzer Zeit erfolgt.

1 kDa = 1 Kilodalton = 1000 Dalton
Die Masse-Einheit „Dalton“ findet vor allem in der Biochemie Verwendung und entspricht genau einem Zwölftel der Masse des Kohlenstoff-Isotops 12C.
Mit einem Molekulargewicht von rund 20 kDa (Interferone, Somatropine), 50 kDa (Epoetine, Insuline) oder 150 kDa (monoklonale Antikörper) sind Biopharmazeutika bis zu 1.000-mal größer als viele chemische Wirkstoffe, wie beispielsweise die Acetylsalicylsäure. Da Biopharmazeutika häufig in relativ hohen therapeutischen Dosierungen verabreicht werden müssen, werden für ihre Herstellung großvolumige Bioreaktoren (Fermenter) benötigt, in denen gentechnisch veränderte Bakterien oder Säugetierzellen die jeweiligen Wirkstoffe produzieren.

Mit Hilfe der Gentechnik werden die Baupläne (Gene), die das gewünschte Protein kodieren, sowie Kontrollelemente in das Genom einer geeigneten Wirtszelle eingebaut. Für die Wirtschaftlichkeit des Herstellprozesses ist essenziell, dass die Produktionszelllinie sehr hohe Zelldichten erreichen und große Mengen an Protein produzieren kann. Ein limitierender Faktor für den Produktdurchsatz biopharmazeutischer Herstellanlagen sind in vielen Fällen die nachgeschalteten Aufreinigungsprozesse, um das gewünschte Protein in der erforderlichen Reinheit zu erhalten. Zur Behebung dieser Engpässe werden inzwischen automatisierte Screeningverfahren zur Entwicklung effizienter Reinigungsverfahren, neue Trennprinzipien und neuartige Verfahren eingesetzt.

Mittels automatisierten Screenings von Formulierungshilfsstoffen mit proteinstabilisierender Wirkung und der Auswahl geeigneter Umgebungsbedingungen (Puffer) können stabile Darreichungsformen entwickelt werden, so beispielsweise für Antikörper, die gekühlt (+2oC bis +8oC) länger als zwei Jahre stabil bleiben. Hochkonzentrierte Lösungen von Antikörpern und anderen Biopharmazeutika können auch flüssig in patientenfreundlicher Applikationsform mittels Fertigspritze als Injektion verabreicht werden. Andere Applikationsformen, wie beispielsweise die nadelfreie Injektion oder die Anwendung über die Lunge, sind für einige Proteine bereits verfügbar oder befinden sich derzeit in der Entwicklung.

Die medizinische Biotechnologie inklusive der erforderlichen Produktions- und Formulierungstechnologien ist ein hoch innovatives Gebiet mit kontinuierlichen Investitionen in Forschung, Entwicklung und Produktion. Es gilt nun, alles daranzusetzen, dieses innovative Potenzial bestmöglich zu nutzen – sowohl im Hinblick auf den Standort Deutschland als auch im Hinblick auf den Nutzen für die Patienten.


Literaturtipp:
1Michl und Heinemann, Medizinische Biotechnologie in Deutschland 2009, The Boston Consulting Group/vfa bio

Stand: 27. Oktober 2009