DNA wegvangen of vaccins opzuiveren lukt al met speciale membranen. Voor eiwitten lonken de voordelen van deze snelle methode ook, bleek tijdens een EFB-workshop.

“Je moet de eiwitten nog wel uit je celsuspensie kunnen halen.” Zo vat Michel Eppink van Organon de nieuwe bottleneck in de biotechnologie samen nu biotechnologen steeds ­hogere expressieniveaus bereiken in hun werk­­paarden. Ze produceren dus steeds hogere concentraties eiwit in hun bio­reactoren. Dat maakt conventionele chromatografie een steeds tijdrovendere stap.

Neem bijvoorbeeld een grote bioreactor van zo’n vijftienduizend liter. “Daarmee produceer je zoveel eiwit dat je het risico loopt dat je je affiniteitschromatografie­kolom wel tien tot twintig keer achter elkaar moet gebruiken om al je eiwit op te vangen. Reken maar uit hoeveel tijd dat kost als elke run vijf uur duurt.” Pas een paar dagen later is dan de volgende opwerkingsstap in gang te zetten. Eerder met een deel van de eiwitten aan de slag gaan is vaak geen optie. “Dan werk je met diverse kleinere partijen. Dat is meer werk en die moeten ook allemaal apart worden vrijgegeven.”

De vloeistofstroom door de kolom verhogen is ook geen oplossing. Dan komen de bolletjes met functionele groepen die het eiwit binden te dicht tegen elkaar aan te liggen. Zo blokkeren ze de vloeistofstroom door de kolom.

De bolletjes met functionele groepen en al verankeren in een membraan is misschien wel een optie. “Door ze tijdens de polymerisatie van het membraan in te sluiten, zitten ze stevig op hun plaats en druk je ze niet samen”, vertelde Eppink begin mei in Delft tijdens zijn lezing op de International workshop on downstream processing van de European Federation of Biotechnology. Met membraanvezels die als een soort kluwen wol in een kolom ‘gepropt’ worden, kun je uiteindelijk tien keer zulke kleine bolletjes gebruiken en tegelijkertijd de vloeistofdruk twee tot drie keer opvoeren, voorspelt Eppink. Daarmee komt de gewenste tijdwinst bij het opzuiveren van je eiwit duidelijk in zicht.

EBOLA

Toch verwacht de biotechnoloog niet direct een toepassing in de conservatieve farmaceutische industrie van de nieuwe membraantechnologie van het bedrijf Mosaic Systems, een spin-off van de Universiteit Twente waar hij sinds drie jaar mee samenwerkt. “De farmaceutische industrie zal het pas accepteren als de voordelen heel duidelijk zijn.” Daarvoor moet onder andere de robuustheid nog verbeteren. En de echt kleine bolletjes met actieve groepen zijn zeker nog niet uitontwikkeld. “Ik hoop dat deze techniek zich komende jaren gaat bewijzen.” Of dat ook echt lukt, durft Eppink niet te voorspellen.

Het wegvangen van DNA uit een eiwitmengsel is tot nu toe de enige echt op grotere schaal gebruikte commerciële toepassing van gefunctionaliseerde membranen. Voor het opzuiveren van virussen zijn chromatografiemembranen nu ook al een serieus alternatief voor kolomchromatografie, meent Miranda Weggeman van Crucell. Het gaat om membranen waarbij de functionele groepen direct aan de membraanporiën gekoppeld zijn. Haar afdeling gebruikt deze al voor de zuivering van vaccins voor tbc, hiv, ebola en malaria, adenovirale vectoren met een specifiek antigen die zich alleen in PER.C6-cellen kunnen vermenigvuldigen en niet in normale menselijke cellen. Deze vaccins zitten nu in de preklinische fase of in fase 1 van de klinische studies.

Voordelen van de ‘membraankolommen’ ziet Weggeman zowel op kleine als op grote schaal. “Bij kleine batches en veel verschillende producten voor klinische studies is het handig dat het wegwerpkolommen zijn die je makkelijk en snel kunt verwisselen, zonder uitgebreide schoonmaakprocedures.” Wanneer een vaccin succesvol is en productie op grote schaal nodig is, dan worden de hogere vloeistofstromen ook erg interessant.

In het opzuiveren van virussen is in Weggemans ogen meer winst te halen met gefunctionaliseerde membranen dan bij eiwitten. “Virussen zijn namelijk groter dan eiwitten, waardoor ze bij conventionele chromatografie niet in de poriën komen. Bij virussen kun je daarom een veel kleiner deel van de liganden van een chromatografiekolom benutten.”|

Bron: C2W ls 12