ELTE Tudományos Sajtóklub 2008. június 12. Genetikailag módosított állatok és szerepük a humán terápiában Egy új transzgénikus technológia a humán gyógyításban: többet, hamarabb, olcsóbban gyógyhatású fehérjék hatékonyabb előállítása Dr. Kacskovics Imre ELTE, Immunológiai Tanszék Dr. Bősze Zsuzsanna Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont
Transzgénikus állatok A transzgénikus állatok olyan idegen gént hordoznak, amelyeket mesterségesen juttattak a kromoszómájukba. kb Az idegen gént rekombináns DNS technológiával állítják elő. A kérdéses, fehérjekéntkifejeződő kifejeződő DNS szakaszmellett mellett, a génkonstrukció egyéb elemeket is tartalmaz, amelyek szabályozzák a gén megfelelő helyre történő beépülését, vagy éppen a megfelelő sejtben történő kifejeződését. Az elmúlt években olyan transzgénikus birkákat és kecskéket állítottak elő, amelyek kidegen fhéjéktt fehérjéket termelnek a tjb tejben. A tavaly előállított transzgénikus csirkék emberi fehérjéket termelnek a tojás fehérjében. Ezek az állatok az elkövetkező években kiemelt jelentőségűek lesznek a humán terápiában.
Transzgénikus állat modellek Transzgénikus állatok olyan kísérleti módszert biztosítanak, amellyel számos humán gyógyászattal összefüggő kérdést lehet tisztázni. Egy példa: Normál egeret (amely hagyományosan egyszerűen kezelhető és kiváló biológiai modell) nem lehet emberi poliovírussal fertőzni, mivel sejtjeik felszínén nem fejeződik ki az a humán fehérje, amelyhez a vírus kötődik. Ezzel szemben, olyan transzgénikus egerek, amelyek kifejezik a kérdéses humán receptort (fehérjét) megfertőzhetők a poliovírussal, sőt a humán kórformához hasonló bénultságot és egyéb kóros elváltozást mutatnak.
Mérföldkövek a transzgénikusállatok előállításában DNS injektálás megtermékenyített petesejtbe (Gordon és mtsai 1980) Egér őssejtvonalak alapítása (Evans és Kaufman 1981) Az első transzgénikus haszonállatok előállítása mikroinjektálással 1985 ben (Brem és mtsai) Célzott génbevitellel előállított transzgénikus egerek őssejtek használatán alapuló módszer alapjainak megteremtése (Capecchi 1987 1989) Dolly, a testi sejtből klónozássalelőállítottbárány megszületése 1997 ben (Wilmut és mtsai)
Problémák a hagyományos mikroinjektálással: a véletlenszerűen integrálódó transzgén kromoszómális környezete által okozott változások a transzgén kifejeződésében pozíció effektust eredményeznek Normális transzgén expresszió Pozíció hatások
Megoldás:a pozíció hatás kivédése nagy méretű kromoszóma darabok bejuttatásával (YAC, P1 clone, BAC) Határoló elem Határoló elem A gén szabályozó elemei Expressziós domén
YAC/BAC transzgénikus állatok előállítása
Egy másik alternatíva: a lentivírus transzgenezis Hagyományos előmag mikroinjektálás Lentivírus injektálás rendkívüli hatékonyság 10x több transzgenikus állatmint a hagyományos módszerrel Lois et al. (2002), Pfeifer et al. (2002)
Zöld jelzőgént kifejező egér előállítása lentivírus transzgenezissel Bősze Zs. és mtsai (MBK) Kvell K. és Czömpöly T (Pécsi Egyetem)
Lentivírus transzgenezis gazdasági állatokon Fiziológiai i i i és anatómiai i modell Betegség modell Xenotranszplantáció Sertés, szarvasmarha, csirke Hoffmann et al. (2003); McGrow et al. 2004; Whitelaw et al. 2004
Zöld jelzőgént ő tkifejező ő transzgenikus nyúl lentivírus transzgenezissel Bősze Zs. és munkacsoportja (2008)
GYÓGYHATÁSÚ FEHÉRJÉK TERMELTETÉSE GYÓGYHATÁSÚ FEHÉRJE GÉNKONSTRUKCIÓ ÁLLATFAJ TERMELT FEHÉRJE (g/ltr maximum) SZÖVETI PLAZMINOGÉN AKTIVÁTOR KECSKE β-kazeingdns EGÉR KECSKE 6 8 ANTITROMBIN III KECSKE β-kazein -gdns EGÉR KECSKE 10 14 α1- KECSKE β-kazein- EGÉR 35 ANTITRIPSZIN gdns KECSKE 20 α- HUMÁN α- SZARVASMARHA 2. 4 LAKTALBUMIN LAKTALBUMIN α-glukozidáz SZARVASMARHA EGÉR 2 α-s1-kazein-gdns NYÚL 5
Transzgénikus nyúltejből kivonthumán α glukozidáz enzimpótló terápia hatása az izomszerkezetre Nyilvánvaló javulás már a tizenkét hét kezelést követően vett biopszia mintában Van den Hout et al. 2004.
α glukozidáz enzimpótló terápiában részesült betegek mozgás képességének javulása Beteg 1: 4.5 éves Beteg 2: 19 hónapos Van den Hout et al. 2004.
Szuper immunizáció transzgénikus állatok, amelyek drasztikusan fokozzák az ellenanyag termelés hatékonyságát ImmunoGenes Kft.
A struktúra felismerő ellenanyagok a kórokozók természetes semlegesítői a szervezetben. Kórokozó Kórokozó Ellenanyag Makrofág Klasszikus komplement út Makrofág aktiválása
Az ellenanyag alkalmazási lehetőségei Passzív immunterápia Diagnózis & Kutatás immunhiányos emberek kezelése (IVIG terápia) tumor terápia (humanizált monoklonális ellenanyagok) fertőző betegségek kezelése (állati eredetű ellenanyagok) ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) Western blot immunoprecipitáció immunhisztokémiai vizsgálatok sejt megoszlás elemzése (Flow Cytometry)
Poliklonális ellenanyag termelés Janeway et al. 2003 Immunobiology
Innováció Történeti áttekintés 1995 kezdeti ötlet: a tehéntej ellenanyag tartalmának fokozása (humán intestinalis kórokozók ellen) 2002 a szarvasmarha neonatalis Fc receptor (FcRn) génexpressziós szabályozásának á á elemzése (invitroit és invivo i egér modell dll Dr. Bősze Zsuzsanna, Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont; MBK) Szuperimmunizáció 2006 FcRn transzgénikus állatokban fokozódik az antigén specifikus g g p ellenanyagválasz
Az FcRn mediált IgG védelem IgG FcRn lizoszóma = lebomlás Rojas and Apodaca 2002. Nat Rev Mol Cell Biol.
Immunizálás Ellenanyagok Ellenan nyag konc centrációja Minél több ellenanyag termelődik, annál gyorsabb a lebomlása, azaz gyakori immunizálás szükséges a magas IgG koncentráció fenntartásához IMMUNIZÁLÁS immunizálástól eltelt idő
Mesterségesen megnövelt FcRn kifejeződés transzgénikus egerekben kda 63.8 49.5 37.4 ~40 kda B4 WT TG2 TG5 FcRn protein kifejeződése fokozott a tg egerekben (Western blot)
Mennyiség, idő és költség hatékonyság növekedés az ellenanyag termelésben! felvétel visszajuttatás felvétel vissza 140000 juttatás lebontás! FcRn Sejt lebontás!!! Ellenanyagszint yg a TG és hagyományos y állatokban tibody llenanyag conc. koncen in ntráció serum ant El TRANSZGÉN TG hagyományos normal 0 0 10 20 30 40 50 60 time after immunization (days) HAGYOMÁNYOS ÁLLAT IMMUNIZÁLÁSA átlagos mértékű IgG védelem jelentős lebomlás TRANSZGÉNIKUS ÁLLAT IMMUNIZÁLÁSA kitűnő IgG védelem, kisebb mértékű lebomlás FcRn közvetített szuperimmunizálás: az FcRn overexpresszió csökkenti az IgG lebomlását, ezáltal növeli annak mennyiségét fokozott immunválasz, kisebb antigén igény (ritkább immunizálás is elegendő) az ellenanyag termelés ideje lerövidül nemzetközi szabadalmi bejelentés: 2007. november (ELTE MBK)
Lehetőség az ellenanyag termelés piacán: Terápia Diagnosztika Kutatási reagensek Poliklonális ellenanyag piac kb. 2.5 milliárd USD Növekvő igény 15% éves növekedési igény terápia 6 7 % éves növekedési iié igény diagnosztika és invitro it kutatás tá A növekvő igényt támasztja alá olyan transzgénikus állatok létrehozása, amelyek emberi ellenanyagokat termelnek (fejlesztési fázis) Hematech (szarvasmarha) THP (rabbit) Revivicor (pig)
ImmunoGenes Humán ellenanyag termelés humán gént hordozó, ún. transzkromoszomális állatokban Hematech THP Saját technológiánk jelentősen megnöveli az ellenanyagtermelést ezekben az állatokban is együttműködés
Az ImmunoGenes technológiának köszönhető előnyök és megtakarítások nagyobb mennyiségű ellenanyag gyorsabb piacra kerülés (kb. 30% al rövidül az idő) kevesebb immunizálás, kisebb antigén igény kevesebb az állatokkal kapcsolatos költség (kevesebb állat, kevesebb immunizálás) kisebb épület igény egy adott termékre nézve költség megtakarítás tk (kb. 40 %) állatvédelem (ritkább immunizálás)!
Innováció technológia transzfer üzleti lehetőség A technológiai fejlesztési állapota: proof of concept transzgénikus egerek Jelenleg: transzgénikus nyulak és birkák (Roslin Institute, Edinburgh, UK) előállítása szellemi tulajdon: benyújtott szabadalom (PCT, 2007) Tulajdonjog: ELTE MBK ELTE és MBK kizárólagos hasznosítási jogotadott a feltalálók által 2007 ben alapított ImmunoGenes Kft nek az ImmunoGenes Kft szerződést kötött nemzetközi tapasztalatokkal t t lbíró menedzsmenttel 2008. május magvető tőkebevonás: magyar és amerikai befektetők
ImmunoGenes Kft Menedzsment: Wolfgang Oster, executive chairman, MD, PhD (USA) serial entrepreneur and investor in US / Europe: Polytechnos Venture Fund II, ManagingPartner; FiveLakes Venture Partners, General Partner; MemberBoardof of Directors, including chairman, in several US and EU biotech companies; Business Angel and Advisor Imre Kacskovics, CEO, DVM, PhD,Eötvös Loránd University (Hungary) expert in immunoglobulins and Fc receptors areas Zsuzsanna Bősze CSO, PhD, DSc, Agricultural Biotechnology Center (Hungary) expert in generating transgenic animals Christian Schneider, business development, DVM, PhD, MBA (Germany) extensive work and investment experience in the areas of diagnostics and medical R&D; serial entrepreneur and investor in US / Europe: Polytechnos Venture Fund II, Managing Partner; FiveLakes Venture Partners Gabor Paul Ondo, legal counsel, PhD (Switzerland) executive director, chief claim and risk officer in US / Europe: Winterthur International, UBS Financial Services Zürich/London, Sulzer Medica/Centerpulze, IMI Intelligent Medical Implant
ImmunoGenes Kft Tudományos tanács Anna Erdei, PhD, DSc Chair Immunology, Eötvös Loránd University, Corr. Member of the Hungarian Academy of Sciences, Secretary General of the European Federation of Immunological Societies, Council member of the International Union of Immunological Societies (Hungary) John E. Butler, PhD Professor Immunology, University of Iowa, IA, Scientific Advisor Revivicor (USA) Lennart Hammarström, MD, PhD Professor, Clinical Immunology, Karolinska Institute (Sweden) Richard A. Goldsby, PhD Professor of Biology, Amherst College, MA, Co Founder Hematech (USA) Bruce Whitelaw PhD Head of Division of Developmental Biology Bruce Whitelaw, PhD Head of Division of Developmental Biology, The Roslin Institute (UK)
ImmunoGenes Üzleti tervünk 2010 2011 Előnyök: extra mennyiség extra sebesség csökkentett költség új ellenanyagtermékek k kifejlesztése IG rabbit IG rabbit és IG sheep www.immunogenes.com
A szuperimmun csapat Prof. Dr. Erdei Anna Dr. Kacskovics Imre Dr. Bősze Zsuzsanna Dr. Hiripi László ELTE ELTE MBK MBK Schneider Zita Cervenak Judit Magna Melinda Bender Balázs ELTE ELTE ELTE MBK
Bruce Whitelaw - Roslin Istitute, UK, 2007