De GlycoDelete-technologie werd oorspronkelijk ontwikkeld in zoogdiercellen, maar werd later ook op plantenzaden toegepast. Die zaden kunnen nu gebruikt worden voor de grootschalige en goedkope productie van biotech-medicijnen.
Dankzij een fijn staaltje van samenwerking tussen twee onderzoeksgroepen binnen VIB/UGent hebben prof. Ann Depicker en prof. Nico Callewaert een belangrijke doorbraak in de biotechnologie gerealiseerd. De GlycoDelete-technologie, die zorgt voor een vereenvoudiging van het productieproces van biotech-medicijnen, werd oorspronkelijk door prof. Callewaert ontwikkeld in zoogdiercellen. Door deze technologie samen toe te passen op plantenzaden hebben de onderzoekers aangetoond dat plantenzaden nu ook  zouden  kunnen instaan voor de grootschalige en goedkope productie van biotech-medicijnen. De resultaten van het onderzoek verschenen in het  vaktijdschrift Nature Biotechnology.
Prof. Callewaert: “Het grote voordeel van het plantensysteem is dat de zaden met de biotech-medicijnen kunnen gestockeerd worden tot men ze nodig heeft. We denken daarbij vooral aan de toepassing hiervan bij een epidemie of snel verspreidende infectie, zoals bijvoorbeeld ebola of griep.”
Eiwitten worden al tientallen jaren gebruikt als geneesmiddelen. Deze biotech-geneesmiddelen vormen het snelst groeiende marktsegment in de farmaceutische industrie. Tot dusver worden bijna alle therapeutische eiwitten geproduceerd door micro-organismen en zoogdiercellen, waarin de informatie om deze eiwitten aan te maken werd ingebracht.
Productie versnellen
Deze therapeutische eiwitten hebben al een schat aan nieuwe geneesmiddelen opgeleverd, met een heel belangrijke rol voor antilichamen. Dit soort eiwitten wordt de laatste 10 jaar meer en meer gebruikt voor het behandelen van kanker, autoimmuunziektes en infectieziektes, en onderzoekers ontdekken steeds meer nieuwe mogelijkheden. Maar het opzetten van productieprocessen van antilichamen in zoogdiercellen is vaak erg duur en tijdrovend.
Prof. Callewaert: “Voor sommige toepassingen is snelheid van productie essentieel. Dit is bijvoorbeeld zo wanneer antilichamen snel en in zeer grote hoeveelheden nodig zijn bij een uitbraak van een infectieziekte zoals griep of ebola. Bij dergelijke toepassingen zou het heel goed uitkomen om een voorraad van deze antilichamen te hebben in gedroogde plantenzaden die jarenlang goedkoop bewaard kunnen worden. Die zaden worden voor alle duidelijkheid niet ingezet als voeding. Als er een urgentiemedicijn nodig is, kunnen de therapeutische eiwitten snel uit de bewaarde zaden gezuiverd worden.”
Snoeien in suikerstructuren
Antilichamen bevatten een mengsel van ingewikkelde suikerstructuren. Die suikers zijn belangrijk voor de goede werking van het biotech-geneesmiddel.
Prof. Depicker: “Planten maken andere suikerstructuren dan menselijke cellen. Wanneer door planten geproduceerde biotech-medicijnen in de bloedstroom zouden worden ingespoten,  zouden die plantsuikers bij een deel van de bevolking als vreemd herkend worden, met een afweerreactie tot gevolg. Dit probleem staat het breder gebruik van planten voor biotech-geneesmiddelproductie al jaren in de weg. In 2014 ontwikkelde het team van prof. Callewaert echter een manier om dit soort problematiek efficiënt op te lossen. Hun ‘GlycoDelete’-technologie ‘snoeit’ de ongewenste suikerstructuren weg.”
Prof. Callewaert: “Daarom hebben we onze GlycoDelete-technologie nu in plantenzaden uitgeprobeerd, waarin prof. Depickers team biotech-medicijnen kan aanmaken. We lieten een bepaald testeiwit aanmaken door de zaden van een gewone zandraket-modelplant en in parallel door zaden met een GlycoDelete-wijziging. Konijnen die de eiwitten mét plant-specifieke suikerstructuren kregen ingespoten, vertoonden een ongewenste reactie, zoals op vreemd materiaal. Die reactie was echter onbestaande bij het inspuiten van de ‘gesnoeide’ eiwitten (uit de GlycoDelete-zaden). Bovendien werd ook de groei van de zaden zelf niet gehinderd door de GlycoDelete-ingreep. Hiermee lossen we dus een probleem op dat al erg lang in de weg staat van grootschalige ‘pharming’ van geneesmiddelen met suikerstructuren.”

Op naar ‘plantenzaden als medicijnfabriekjes’
De ontwikkeling van de GlycoDelete-technologie was al een belangrijke doorbraak, maar door de technologie ook op planten toe te passen, openen zich tal van veelbelovende pistes.
Prof. Depicker: “De zandraket is een modelplant waarmee het snel werken is om nieuwe ideeën zoals GlycoDelete uit te testen. Nu werken we aan het overbrengen van een verder ontwikkelde versie van onze gezamenlijke technologie naar plantengewassen die eiwitrijke zaden in grote hoeveelheden aanmaken. De GlycoDelete-technologie komt van pas voor alle therapeutische eiwitten die met een gesnoeide suikerstructuur kunnen functioneren. De eenvoud van de ingreep maakt een industriële aanpak mogelijk en zou kunnen leiden tot grootschalige en  goedkope  productie van medicijnen door gewassen.”
Informatie
Publicatie: Using GlycoDelete to produce proteins lacking plantspecific N-glycan modification in seeds, Piron et al., Nature Biotechnology 2015
Prof. Nico Callewaert (VIB/UGent)
Vakgroep Biochemie en Microbiologie
Gsm 0498 07 67 71
Nico.Callewaert@UGent.be
Prof. Anna Depicker (VIB/UGent)
Vakgroep Plantenbiotechnologie en Bio-informatica
Gsm 0474 75 21 24
Anna.Depicker@UGent.be
Bron: Universiteit Gent