De Biosynth-vestiging in Lelystad is gespecialiseerd in de productie van peptiden. Het verzorgt hiervoor het hele proces, van synthetiseren en zuiveren tot QC, poolen en verzenden. Binnen het omvangrijke palet aan peptideproducten hebben de injectables voor personalized medicines een speciale plek. Dat heeft niet alleen te maken met de relatief korte tijd waarin ze onder GMP gemaakt moeten worden, maar ook met de directe koppeling tussen de geproduceerde peptidemix en het therapeutisch effect bij één specifieke patiënt.

Richard van Duinkerken in de cleanroom bij de paradepaardjes in het vriesdrogerpark: twee Christ Beta 2-8 LSCplus apparaten met een droogvriescapaciteit van 8 liter en een manifold met 24 armen.

Naast injectables maakt Biosynth ook T-cel stimulerende peptiden. In dit geval is er een andere strategie om het immuunsysteem van de patiënt te stimuleren. Uit bloed van de patiënt worden de T-cellen gehaald, die vervolgens worden behandeld met immunogene peptiden, die net als bij de injectables zijn geassocieerd met mutaties in het tumorweefsel. De T-cellen, die door deze behandeling zijn geprogrammeerd om tumorcellen te vinden, die ook dat stukje peptide op de buitenkant van de cel hebben, worden vervolgens weer terug in het lichaam gebracht, waar ze de tumorcellen effectief kunnen opruimen.

Omdat de injectables aan patiënten worden toegediend is productie onder GMP-regime vereist. Hiermee heeft het bedrijf al jarenlang ervaring. “In de tijd dat we nog met Pepscan een zelfstandig peptidebedrijf waren zijn we hier al mee begonnen. Sinds de overname door Biosynth, ruim vier jaar geleden, zijn die GMP-activiteiten alleen maar toegenomen. Niet alleen voor injectables, maar ook voor de zogenaamde NCE's, de new chemical entities, die we net zoals dat gebeurt bij andere actieve farmaceutische ingrediënten (API’s) synthetiseren voor fase 1 en fase 2 klinische onderzoeken”, vertelt senior project manager Nicole Kriek. Zij maakte bij Pepscan deel uit van het team dat het kwaliteitssysteem en de benodigde processen om onder GMP te kunnen produceren heeft vorm gegeven. In haar huidige functie ligt de focus op het managen van projecten, die onder GMP moeten worden uitgevoerd

Nicole is als projectmanager contactpersoon voor de klant, en houdt intern de vinger aan de pols dat alles conform klantafspraken wordt gerealiseerd. “Zodra we van de klant een akkoord hebben op ons voorstel houden we een kick-off meeting met het team dat aan het project gaat werken. Hierin wordt besproken wat we gaan doen, hoe we het gaan inrichten, de procesflow, dat soort zaken. Zodra de order binnen is wordt de documentatie voor de verschillende teams gemaakt waarin onder andere is omschreven hoeveel materiaal er moet worden gemaakt, welke samples voor QC, enzovoorts. Hiermee kan Richard met zijn team de productie uitvoeren.”

In het cleavage lab staan twee vriesdrogers van Christ, een Alpha 2-4 LSCbasic en een Alpha 3-4 LSCbasic. Beide hebben een rvs manifold setup.

Senior technician Patrick Roelofsen houdt zich bij productie bezig met de GMP-kant van de synthese. “Hiervoor zetten we net als bij de andere soorten peptiden een synthesizer in, die geautomatiseerd de aminozuren aan elkaar koppelt tot de gewenste peptiden. Hiervoor bedenken we een synthesestrategie om een zo goed mogelijke kwaliteit te verkrijgen. Onze praktische inbreng is het vullen van het apparaat met de verschillende aminozuren en koppelreagentia, en het programmeren van de sequenties. Omdat het om een GMP-productie gaat is het wel zaak dat de synthesizer helemaal is klaargemaakt voor GMP en dedicated hiervoor wordt gebruikt. Dat is geborgd in strakke procedures, die we nauwgezet volgen.”

De betreffende synthesizer heeft 24 posities, dus je kunt tot en met 24 verschillende peptiden per run synthetiseren. Dat gebeurt op een resin. In de daarop volgende cleavage-stap worden de peptiden van het resin afgehaald en de beschermgroepen die aan de aminozuren zitten verwijderd. De resin wordt gedroogd aan de hand van vriesdrogen met behulp van een door Salm en Kipp geleverde Christ Alpha 3-4 LSCbasic vriesdroger. “Die haalt met -110 °C een dusdanig lage temperatuur van de ijscondensor dat de vluchtige stoffen, die in deze fase van het proces aan de orde zijn, effectief kunnen worden weggevangen en niet in de pomp terecht komen”, aldus Patrick. De crude peptiden, die je na de cleavage overhoudt, worden ook weer gevriesdroogd. QC bepaalt vervolgens aan de hand van UPLC-MS of de juiste peptiden zijn gemaakt.

Naast de peptiden voor personal medicines produceert Biosynth in Lelystad verschillende andere typen peptiden. Een belangrijke groep is die van de complexe peptiden. Dat zijn gezuiverde peptiden met een modificatie, die bijvoorbeeld een soort van structuur aan je peptide geeft. Bijzonder is de eigen ontwikkelde CLIPS-technologie (Chemical Linkage of Peptides onto Scaffolds), waarmee het peptide een gefixeerde structuur krijgt, die ten goede komt aan eigenschappen als affiniteit, selectiviteit en proteolytische stabiliteit. Een andere groep is die van standaard gezuiverde peptiden, vaak lineaire peptiden die volgens klantspecificatie (mate van zuiverheid, hoeveelheid, type counter-ion) zijn geproduceerd.

Bij de groep van crude libraries gaat het om een set van honderd tot soms wel een paar duizend ongezuiverde peptiden zijn, die op kleine schaal worden geproduceerd. Deze worden ingezet voor het screenen op immuunactiviteit van een antilichaam.

Een speciale groep is die van de theranostics, een samentrekking van therapeutics en diagnostics. Biosynth maakt daarvoor zogenaamde precursor-peptiden, die binden aan bepaalde receptoren op tumorcellen. Door hieraan een milde radio-actieve isotoop te koppelen, kan je via imaging bepalen waar de tumor precies zit. Door de milde isotoop te vervangen door een krachtigere isotoop kan je via datzelfde peptide precies op de plek van de tumor komen en lokaal de kankercellen vernietigen door bestraling.

Het niet altijd meenemen van alle peptiden in de pool heeft ook te maken met de relatief korte doorlooptijd van een project, in de regel zo’n vier weken. “Bij personalized medicines heb je te maken met ernstig zieke patiënten, die niet een half jaar of langer kunnen wachten op een therapie. Zowel onze opdrachtgevers als wij zelf gaan daar pragmatisch mee om. Door meer peptiden aan te vragen dan je echt nodig hebt, is het als het ware een ingecalculeerd risico als er een paar (het liefst natuurlijk zo weinig mogelijk) afvallen. Vanuit onze kant houden we de snelheid erin door zo goed als mogelijk een min of meer generiek proces aan te houden. Je hebt eenvoudigweg niet de tijd om voor een afzonderlijk peptide het proces aan te passen als bijvoorbeeld blijkt dat de synthese minder goed verloopt dan gewenst”, legt Patrick uit.

“En we kunnen tijd besparen door de pool onder quarantaine te verzenden. Dat betekent dat de QC-testen voor de ‘final release’ nog lopen, terwijl het eindproduct al onderweg is. Op die manier maken we handig gebruik van de wachttijd tijdens shipping, die in sommige landen aardig kan oplopen. Dat pakt qua timing vaak goed uit; final release valt samen met ontvangst, of hoogstens een paar dagen daarna”, vult Nicole aan.

De peptiden worden gezuiverd in de cleanroom door middel van HLPC.

Inherent aan de business van Biosynth is dat je (bijna) altijd een peptide maakt dat je nooit eerder hebt gemaakt. “Bij peptidechemie is de volgorde van de aminozuren leidend voor het succes van je synthese. Sommige koppelingen van aminozuren zijn wat dat betreft uitdagender dan andere. Bij projecten voor personalized medicines is er altijd die afweging tussen tijd en optimalisering. Dit hebben we ondervangen door de processtappen zodanig te optimaliseren dat ze succesvol zijn voor een breed scala aan sequenties”, licht Patrick toe.

Ook het gedrag van het peptide op de zuiveringskolom wil nog wel eens voor hoofdbrekens zorgen. “Sommige peptiden hebben bijna geen lading, waardoor ze lastiger te zuiveren zijn. Dat kunnen we veelal oplossen door bijvoorbeeld andere soort eluent (ander counter-ion of een sterker organisch eluent) te gebruiken. Wat dat betreft is het heel anders werken dan bij de meer reguliere productie van peptiden. Daar gaat vaak een heel ontwikkelingstraject aan vooraf, waarbij je voor het betreffende peptide synthese en zuivering optimaliseert. Je hebt bij die klasse van peptiden ook veel meer tijd om alles uit de kast te halen om tot een goed werkbare oplossing te komen. Op de teamprestatie achter zo’n resultaat zijn we net zo trots als we dat zijn bij een therapeutisch effect van een van onze patiëntspecifieke peptidemixen”, aldus Richard.