Personalisierte Medizin: satt im grünen Bereich

Abb. 1: Die Sterilisation mit Reinstdampf (SIP) wird an vielen Punkten in den Anlagen mit Temperaturfühlern überwacht – hier ein Modell mit QuickNeck-Schnellverschluss für einfacheres Kalibrieren. (Bild: Endress+Hauser)

Abb. 2: Nach dem Reinigungslauf (CIP) wird die Anlage mit Reinstwasser gespült («final rinse»). Dieser Vorgang wird mit konduktiven Leitfähigkeitsmessungen überwacht, hier mit digitaler Schnittstelle. (Bild: Endress+Hauser)

Abb. 3: Ein ganzer Festbett-Bioreaktor in Single-use-Ausführung: Das System eignet sich zur Produktion von Human- und Veterinärimpfstoffen, viralen Vektoren und rekombinanten Proteinen. Es ist in einer «Nano-Version» auch für den kleineren Massstab geeignet. (Bild: Pall)

Abb. 4: Auf die Schnittstellen kommt es an: Single-use-Sterilkonnektoren für den sterilen Transfer von Flüssigkeiten. (Bild: Pall)

Die personalisierte Medizin ist auf eine extrem zielgenaue Produktion ausgerichtet – im Extremfalle ein Medikament der «Losgrösse 1» für einen bestimmten Patienten. Das ist aus Umweltgesichtspunkten doch «fast nichts». Und dennoch bedarf es auf dem Weg dorthin aller Errungenschaften der modernen Pharmaindustrie: zum Beispiel Containment, Roboterisierung, Big Data. Wie nachhaltig kann das sein?

Viele Insider sehen die Biotechnologiebranche grundsätzlich als «grüne Branche» und bewerten sie typischerweise folgendermassen: «Zunächst wurden Wirkstoffe während 60 bis 90 Jahren praktisch durchweg chemisch synthetisiert. Die chemische Industrie war in der Vergangenheit ein Umweltrisiko. Heute können Bakterien oder Zellkulturen Wirkstoffe aus natürlichen Bausteinen zusammenfügen, und diese sind dann wieder biologisch abbaubar. Im Vergleich zu anderen Industrien hat die gesamte Biotechbranche einen geringen Einfluss auf die Umwelt. Die grössten ‹Sünder› von heute muss man in anderen Branchen suchen.»

Hat man bisher hauptsächlich auf Grösse gesetzt und über Skaleneffekte Effizienzsteigerungen und damit auch die Schonung der Umwelt zu erreichen versucht, setzt sich in der Gesundheitsbranche die Erkenntnis durch, dass ein bestimmtes Medikament nicht jeden Patienten gleich gut heilt. Die Therapie muss individuell zugeschnitten werden. Nur so werden zum Beispiel auch seltene Krankheiten («orphan diseases») zu behandeln sein. Die umsatzstarken Blockbuster wird es in Zukunft womöglich seltener geben. Individualisierte oder gar personalisierte Medizin dürfte zwar insgesamt teurer sein, aber dafür mehr Menschen länger und besser leben lassen.

Mit personalisierter Medizin und mit den dort interessierenden hochwirksamen Inhaltsstoffen verknüpft sich sehr eng das moderne Containment: Der Herstellungsbereich soll komplett eingehaust und abgeschottet sein, um sowohl das Produkt selbst als auch die Mitarbeiter zu schützen.

Geringe Mengen, hochrein und hochwirksam

Gerade bei der Produktion von personalisierten Wirkstoffen in Containments könnten verschiedene aktuelle Trends, zum Beispiel der verstärkte Einsatz von Robotern, in besonders spürbare Vorteile münden. Denn hier produziert man in kleinem Massstab und in hoher Reinheit. Das wird immer häufiger Roboter erfordern, da Menschen in miniaturisierten Arbeitsumgebungen von einigen Mikrometern nicht mehr sinnvoll arbeiten könnten.

Auch aus der Perspektive des Kontaminationsschutzes dürften Roboter unersetzlich werden, denn gerade im Bereich der Onkologie müssen hochwirksame Substanzen gehandhabt werden, sogenannte HPAPI («highly potent active pharmaceutical ingredient»). So stellt zum Beispiel bei der Produktion von Antikörperwirkstoffkonjugaten, die in der Krebsimmuntherapie eingesetzt werden, ein Arbeitsplatzgrenzwert (OEL, Occupational Exposure Limit) von 0,1 μg/m3 pro 8 Stunden einen in der Praxis nicht unüblichen Wert dar.1 Die Extreme liegen bereits heute zwei Zehnerpotenzen darunter.

In Zukunft wird es sich immer häufiger anbieten, auch nötige Aufreinigungsschritte direkt in die Herstellung zu integrieren. Dazu kann unter anderem eine Aufreinigung durch präparative Chromatographie zählen. Fortgeschrittene Systeme kommen auf hohe Flussraten (z.B. 5000 ml/min) und bieten zahlreiche Extras, wie etwa kundenspezifische Abzugshauben für Fraktionssammler oder Zertifizierungen für den Einsatz in Umgebungen mit entflammbaren Gasen oder Stäuben (ATEX) oder in GMP-Prozessen.

Gerade bei der Abfolge mehrerer Schritte kommt es wesentlich auf die Schnittstellen an. Muss die Anlage etwa für den Transfer von der biotechnologischen Herstellung zur Aufreinigung und Aufkonzentrierung des Wirkstoffes geöffnet werden, so wird man bei Reinigungsprozeduren bevorzugt CIP/SIP einsetzen müssen oder mit Single-use-Modulen arbeiten oder mit einer Kombination von beidem.

Fazit: per se umweltfreundlich

Zieht man hier eine Umweltbilanz, so dürften die Einsparungen an Rohstoffen, die Verringerung des Ausschusses und eine, dank Miniaturisierung und Mengenreduzierungen, wenig energieintensive Produktion den technologischen Mehraufwand deutlich überwiegen. Ressourcen werden geschont und Kosten begrenzt. Für grosse Unternehmen mit starken Assets in der personalisierten Medizin wie für kleine Start-ups verheisst dies attraktive Marktpotenziale bei vergleichsweise geringen Auswirkungen auf die Umwelt – eine «grüne Pharmazie».

Es gibt allerdings eine klare Grenze, wie Branchenkenner betonen: Wichtig ist, dass Produkte im Gesundheitsbereich für Patienten sicher bleiben müssen. Hier darf es keine Kompromisse geben, denn wir können keine Menschen in Gefahr bringen um noch drei Watt in der Produktion zu sparen.

Literatur

1. Minakem opens new high containment facility for production of the highest class of HPAPI. https://minakem.com/news/minakem-opens-new-high-containment-facility-for-production-of-the-highest-class-of-hpapi (Zugriff am 2.3.2019)