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Analytik innovativer Fertigarzneimittel mit Proteinwirkstoffen
Proteinhaltige Arzneimittel (zum Beispiel monoklonale Antikörper, bestimmte Wachstumshormone) haben sich in den letzten Jahrzehnten als äußerst wirksame und sichere Therapeutika in zahlreichen medizinischen Bereichen wie der Onkologie und der Dermatologie, bei der Behandlung von Infektionsund Immunkrankheiten sowie bei pulmonalen und kardiovaskulären Erkrankungen etabliert.
Da innerhalb der folgenden Jahre für viele Biopharmazeutika der Patentschutz abläuft, ist mit einer steigenden Zahl an Zulassungen von Nachahmerpräparaten (Biosimilars) zu rechnen. Zudem gelangen proteinhaltige Arzneimittel zunehmend auch über illegale Vertriebsketten unter anderem als Arzneimittelfälschungen auf den weltweiten Markt. Für die Qualitätskontrolle von Proteinwirkstoffen in Arzneimitteln bedarf es einer Vielzahl von analytischen Methoden, die verlässliche Informationen über Struktur, Wirksamkeit, Konsistenz, Sicherheit und Reinheit geben. Dafür etablierte das LGL verschiedene Prüfmethoden, die eine zuverlässige Charakterisierung von Proteinwirkstoffen in Arzneimitteln erlauben.
Prüfmethoden für Proteinwirkstoffe am LGL
Folgende Prüfmethoden für Proteinwirkstoffe wurden validiert, um sie in das QS-System-System der Arzneimitteluntersuchungsstelle zu übernehmen:
- Polyacrylamid-Gelelektrophorese mit Natriumdodecylsulfat (SDS-PAGE) einschließlich Herstellung und Färbung von Polyacrylamidgelen
- Isoelektrische Fokussierung und zweidimensionale Gelelektrophorese
- Bestimmung der Proteinkonzentration in Arzneimitteln mittels UV/VIS Spektroskopie
- Identitäts-und Gehaltsbestimmung von Infliximab und Somatropin in Infusions- und Injektionslösungen mittels Größenausschluss HPLC
- Identitätsprüfung mittels automatisierter Gelelektrophorese (Experion)
Darüber hinaus setzte das LGL die Methoden der Ionenaustausch- und Umkehrphasenchromatografie sowie des Immunblots von Proteinen zur Identitäts- und Reinheitsbestimmung erfolgreich in seinen Untersuchungen ein (vergleiche Abbildung 1).
Abbildung 1: Untersuchung des Fertigarzneimittels Omnitrope® (Wirkstoff Somatropin) mittels SDS-PAGE (oben links), zweidimensionale Gelelektrophorese (oben rechts) und Größenausschlusschromatografie (unten)
Zu den untersuchten Wirkstoffen zählen zahlreiche neuartige monoklonale Antikörper (Eculizumab, Infliximab, Ranibizumab, Rituximab, Panitumumab), der Wachstumsfaktor Somatropin, der T-Zell-Wachstumsfaktor Interleukin-2 sowie die Peptidhormone Choriongonadotropin und Oxytocin. Fertigarzneimittel mit diesen Wirkstoffen dienen unter anderem der Behandlung schwerwiegender Gendefekte, verschiedener Krebserkrankungen sowie chronisch-entzündlicher Immunerkrankungen wie Rheumatoide Arthritis oder Morbus Crohn.
Fazit
Damit stehen am LGL die wichtigsten analytischen Methoden zur Qualitätskontrolle proteinhaltiger Fertigarzneimittel zur Verfügung. Diese können zukünftig durch weitere analytische Verfahren wie Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie oder Circulardichroismus-Spektroskopie zur Konformationsbestimmung oder auch Kapillarelektrophorese zur schnellen und effizienten Trennung von Proteinen erweitert werden.