Zusammenfassung

Als Vorbereitung für eine potentielle Produktübernahme durch einen Lohnabfüller wird eine Einführung in das Thema pharmazeutische Verarbeitung von Antikörpern gegeben. Diese allgemeinen Betrachtungen sollen in der Vorprojektsphase als Diskussionsgrundlage für konkrete Transfers dienen. In dieser Arbeit wird auf die Struktur und Funktionsweise von Antikörpern eingegangen, um daraus auf mögliche Risiken bei einem Produkttransfer schließen zu können. Es werden verschiedene gängige Primärpackmittel vorgestellt und hinsichtlich des Produkttransfers sowohl formale Aspekte als auch den Transport betreffende Risiken erörtert. Unterschiedliche Varianten der Produkteinbringung in den aseptischen Abfüllbereich sowie qualitätsbeeinflussende Prozessschritte, wie Begasung und Evakuierung der Gebinde, und produktberührende Komponenten im Rahmen der Abfüllung werden beschrieben.

Abstract

An introduction into the topic of pharmaceutical processing of antibodies is given as a preparation for a product transfer from the marketing authorisation holder to a contract manufacturer. These general observations are used as basis for discussions in the first stage of the transfer project. The structure and working mechanism of antibodies are described in this thesis to gather possible risks from their properties. Several kinds of common primary packaging are presented and formal aspects as well as risks related to the product transport are discussed. Different techniques of product introduction into the aseptic filling area are described. Quality influencing steps (e.g. vacuum and inert gassing) and components which are in contact with the solution are gauged according to adverse effects to the product.

II

Inhaltsverzeichnis

1.  Einführung.  1

1.1.  Antikörper.  2

1.1.1.  Struktur von Antikörpern  2

1.1.2.  Funktionsweise von Antikörpern  4

1.1.3.  Stabilität von Antikörpern  6

2.  Formale Vorgaben und Kundenanforderungen  7

2.1.  Dokumente.  8

3.  Primärpackmittel für Antikörperpräparate.  9

3.1.  Ampullen  10

3.2.  Vials  11

3.3.  Fertigspritzen  13

4.  Transport.  15

5.  Abfüllung  17

5.1.  Transfersysteme in den aseptischen Abfüllbereich  19

5.2.  Risiken bei der Abfüllung  22

5.2.1.  Das Pumpensystem.  22

5.2.2.  Vakuum und Begasung.  23

5.2.3.  Schläuche  23

6.  Überverpackung.  24

7.  Conclusio  25

8.  Literaturverzeichnis  26

III

Abbildungsverzeichnis   

Abb.1  : Struktur eines Immunglobulins am Beispiel Immunglobulin G (IgG)  

Abb.  2: Enzymatische Spaltung von IgG durch Pepsin bzw. Papain.  

Abb.  3: Antikörperformate für die zielgerichtete Krebstherapie  

Abb.  4: Verschließen von Ampullen mittels Propangasflammen  

Abb.  5: Verschiedene Vials  

Abb.  8: Flexel 3D System von Sartorius Stedim Biotech  

Abb.  9: Abfülllinie für Spritzen in Isolatortechnik  

Abb.  10: Aseptischer Transfer von Materialien  

Abb.  11: Einbringen von Komponenten in den aseptischen Abfüllbereich  

Abb.  12: Aseptischer Transfer von Flüssigkeiten.  

IV

Abkürzungsverzeichnis

CIP &SIP Cleaning in Place & Sterilisation in Place

COC Cycloolefin-Copolymere

e-beam electron-beam, Elektronenstrahlung zur Sterilisierung von

Oberflächen

EDTA Ethylendiamintetraessigsäure

EVOH Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer

F ab Teil antigenbindendes Fragment

F c -Teil kristallisierbares Fragment

H 2 O 2 Wasserstoffperoxid

IgG Immunglobulin G

kDa Kilo-Dalton, nicht SI-konforme Masseeinheit, die vor allem in

der Biochemie verwendet wird

PET Polyethylentherephthalat

pH-Wert potentia Hydrogenii, Maß für die saure oder basische Wirkung

einer Substanz in wässriger Lösung

PP Polypropylen

PVC Polyvinylchlorid

PVdC Polyvinylidenchlorid

(c)RABS (closed) Restricted Access Barrier System

SI Internationales Einheitensystem

(Système International d'Unités)

T-Zellen Für das Immunsystem wichtige Untergruppe der weißen

Blutkörperchen, die im Thymus (deshalb T-Zellen) ausreifen

USPC United States Pharmacopeial Convention

V

1. Einführung

Antikörper (Immunglobuline) stehen in der Medizin in den letzten Jahren wieder hoch im Kurs. Immunglobuline sind große Biomoleküle, die hochspezifisch an Oberflächen von körperfremden Strukturen binden können und damit anderen Zellen des Immunsystems ermöglichen, diese Fremdkörper anzugreifen und unschädlich zu machen.

Nicht immer verarbeitet ein Zulassungsinhaber eines pharmazeutischen Produktes dieses bis zur Endkonfektionierung selbst. Oft werden Produkte auf Grund produktionstechnischer und/oder ökonomischer Aspekte entweder gesamt oder auch als Halbfertigwaren im Auftrag des Zulassungsinhabers von anderen pharmazeutischen Unternehmen hergestellt bzw. weiterverarbeitet. In dieser Bachelorarbeit werden allgemeine Überlegungen zum Transfer von (monoklonalen) Antikörpern vom biotechnologischen Produzenten zum Lohnabfüller in entsprechenden Primärpackmitteln und Konfektionierungen angestellt. Ziel ist es einen Überblick zu erhalten, um mit diesen Erkenntnissen in eine konkrete Machbarkeitsstudie gehen zu können.

Zu Beginn wird auf die Struktur von Antikörpern eingegangen, weil das Wissen über den Aufbau von Antikörpern und deren Wirkmechanismen eine Voraussetzung für die Beurteilung von potentiellen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Antikörperpräparaten darstellt. In weiterer Folge werden potentielle Forderungen des Zulassungsinhabers an einen Lohnhersteller sowie mögliche formale und technische Risiken, die bei einem solchen Produkttransfer auftreten können, erörtert. Es ist nicht Ziel dieser Arbeit, Überlegungen hinsichtlich der ökonomischen Bedeutsamkeit einer Produktübernahme anzustellen.

1

1.1. Antikörper

Antikörper, auch Immunglobuline genannt, werden von Wirbeltieren als spezifische Abwehrproteine gegen körperfremde Makromoleküle, die sogenannten Antigene, gebildet.

Das Fremdmolekül bindet an Immunozyten und regt diese zu Wachstum und Zellteilung an, so dass viele Klone dieser einen Art von Immunozyten entstehen. Jede dieser Zellen produziert nun das entsprechende Immunglobulin, welches am Antigen bindet und dadurch der sogenannte Antigen-Antikörper-Komplex gebildet wird. Durch die Bindung des Fremdmoleküls am Antikörper wird dieses biologisch inaktiviert. Diese Reaktion ist sowohl hochempfindlich als auch sehr spezifisch. Das Immunsystem eines Menschen kann Millionen unterschiedlicher Antikörper produzieren. 1

1.1.1. Struktur von Antikörpern

Antikörper sind langkettige Verbindungen aus Aminosäuren, gehören trotz ihrer großen Heterogenität zu einer gemeinsamen Proteinfamilie und weisen β-Faltblattstruktur auf.

Immunglobuline bestehen aus zwei kurzen und zwei langen Peptidketten, die durch Disulfidbindungen miteinander verbunden sind. Die kurzen Ketten werden als L-Ketten (light chains) und analog dazu die langen als H-Ketten (heavy chains) bezeichnet. Innerhalb eines Antikörpers sind sowohl die einzelnen H-Ketten als auch die L-Ketten identisch (siehe Abb. 1).

¹ Vgl.: Lehninger, Albert L. (1985): Grundkurs Biochemie. 2. verbesserte Auflage. Berlin / New York: de Gruyter. S. 485-486.

2

² Abb.1: Struktur eines Immunglobulins am Beispiel Immunglobulin G (IgG)

Die Zugehörigkeit eines Antikörpers zu einer der neun definierten Klassen und deren Subtypen wird durch die H-Ketten bestimmt. L-Ketten hingegen werden als κ- oder λ- Typen unterschieden.

Den größten Anteil an Antikörpern stellt die Klasse der IgG dar. Ein IgG-Molekül besteht aus vier Polypeptidketten, mit einer molekularen Masse von ca. 150kDa und hat eine Y-förmige Struktur. Die beiden oberen Enden des Moleküls stellen die Antigenbindungsstellen dar. Die sogenannte Schanierregion, durch die die oberen Schenkel des Immunglobulinmoleküls mit dem unteren Teil verbunden sind kann leicht hydrolisiert werden. Im Labor werden zur beabsichtigten Hydrolyse spezifische Proteasen, entweder Pepsin oder Papain, eingesetzt. Je nach verwendeter Protease wird das Immunglobulin an unterschiedlicher Stelle gespalten (siehe Abb. 2). 3

² Vgl.: Rassow, Joachim / Hauser, Karin / Netzker, Roland / Deutzmann, Rainer (2006): Biochemie. Reihenherausgeber Bob, Alexander / Bob, Konstantin. Stuttgart: Thieme. S. 703.

³ Vgl.: Rassow et al. (2006): Biochemie. S.701 -703.

3