Что объединяет одну из крупнейших машиностроительных корпораций с производством лекарств, почему масштабирование — самое больное место «пилотов», что безопаснее для экологии — очистка многоразового оборудования или одноразовый пластик и какую роль шведская среда играет в мировой биофармацевтике, читайте в репортаже Indicator.Ru. Что объединяет одну из крупнейших машиностроительных корпораций с производством лекарств, почему масштабирование — самое больное место «пилотов», что безопаснее для экологии — очистка многоразового оборудования или одноразовый пластик и какую роль шведская среда играет в мировой биофармацевтике, читайте в репортаже Indicator.Ru. Победители конкурса Tech in Media отправились на экскурсию в научно-исследовательский комплекс Теста-центра (Testa Center) от General Electric (GE) в Уппсале. В общественном сознании корпорация прочно связана с двигателями и машиностроением, а здесь — науки о жизни… Размышляю об этом и ищу информацию о месте назначения, пока жду посадки в самолет. Влияние среды Преодолев скользкие ступеньки (припаркованные рядом велосипеды намекают, что шведов такой погодой не напугаешь), мы попадаем на вступительную презентацию. Оказывается, здесь производят среду для разных методов очистки и сортировки крупных биомолекул (то есть, ДНК, РНК и белка). Само название Sephadex, ставшее нарицательным для хроматографических сред, как ксерокс для копировальных аппаратов, складывается из трех слов: separation Pharmacia dextran. Первое из них касается главной функции — разделения, второе — название компании, где появилось изобретение (сейчас она входит в состав GE Healthcare Life Sciences), а третье — главный ингредиент. Сефадексы – важная часть хроматографических методов. Эти методы позволяют разделять биологические молекулы из растворов, а придумал первый из них русский физиолог растений Михаил Цвет, чтобы показать, какие пигменты отвечают за окраску растений. Сефадексов тогда, конечно, еще не было, поэтому он использовал колонку с карбонатом кальция. Сегодня ученые могут позволить себе множество вариантов.На информационных стендах, встречающихся в корпусах завода, можно увидеть странную схему: resin = beads = gel. Велик соблазн подумать, что речь идет о резине, но «хроматографическими резинами» сефадексы не называют, и хотя в английском языке этот вариант используется часто, он имеет иное значение. Производимый здесь Sephadex — это не привычный нам тянущийся материал на основе каучука, а очень эластичный и вязкий полимер (так называют вещество, на молекулярном уровне состоящее из повторяющихся похожих звеньев). А «бусины» — это гранулы полимера, например декстрана или полиакриламида.Разбухая в воде, гранулы (они же бусины) образуют гель со сшивками между молекулами полимера. В зависимости от типа геля зазоры между его частицами будут разного размера — так можно подобрать нужный гель для разделения самых разных молекул. Другие хроматографические методы помогут разделить частицы по их заряду, гидрофобности, определенным химическим группам в их составе. Кроме хроматографии, белки или нуклеиновые кислоты можно сортировать при помощи электрического тока (этот способ называют гель-электрофорез), когда заряженные молекулы «бегут» сквозь гель в одном направлении, выстраиваясь «по росту» от более коротких к более длинным. Первая среда марки Sephadex была выпущена в 1959 году — и это произошло именно здесь, в Швеции. «Мне кажется замечательным, что это точно такой же продукт, каким он был изобретен 60 лет назад. Другие продукты изменяются со временем, но состав этой резины остается оригинальным», — рассказала нам Доди Аксельсон, руководитель PR-службы. Впрочем, это не мешает сефадексам участвовать в передовых научных экспериментах: за исследования, в которых использовалась резина Sephadex, получено несколько Нобелевских премий. Сколково по-шведски Производство гелей для хроматографии в Уппсале — крупнейшее в мире: на заводе трудится 1200 человек, а продукция обеспечивает сотую долю всего шведского экспорта на мировом рынке. Неплохо для материалов, о которых вне науки практически никто не знает! Внутри науки, однако, их можно найти в лабораториях и у молекулярных биологов, и у разработчиков лекарств на основе биомолекул.90% биофармацевтических продуктов в мире производится с использованием технологий GE. В их число входят и медикаменты, доля которых на рынке лекарств сегодня растет, и они становятся доступными широкому кругу пациентов. «За последнее десятилетие число биофармацевтических лекарств среди лидеров по объемам продаж выросло с 10% до 80%», — рассказала Лотта Линдквист, президент и исполнительный директор GE Nordics & Testa Center в отделении GE Healthcare в Уппсале, где у компании открыты две многофункциональные фабрики.На волне растущего интереса к наукам о жизни (а сегодня поддержка биофармацевтики официально считается одним из пяти приоритетных направлений шведской научной политики) компания GE Healthcare Life Sciences при поддержке правительства страны в 2018 году открыла некоммерческое предприятие Testa Center. «Мы хотим создать открытую среду, которая построит мост между исследованиями и промышленным производством биофармацевтических препаратов», — так сформулировал его цель шведский министр предпринимательства и инноваций (есть у них и такое министерство) Микаэль Дамберг. Четыре лаборатории центра задействованы в реализации биофармацевтических проектов: здесь создаются и выводятся на рынок новые продукты. Несколько компаний (например, BioLamina) уже работают на оборудовании, которое нам показали на экскурсии. Главное направление поддержки пилотных проектов (переходящих от разработки к первым этапам производства) — помощь в масштабировании, ведь перешагнуть от лабораторных объемов к промышленным очень тяжело. Обычно в лабораториях бывает сложно найти биореактор объемом больше нескольких литров: гораздо чаще работа проводится с микролитрами и миллилитрами. И если для исследований на мышах вы еще сможете насинтезировать и очистить нужное вам количество препарата на таком оборудовании, то для первых клинических испытаний вы будете производить свое лекарство очень долго. Аренда оборудования на данном этапе пока еще нецелесообразна и довольно дорого обходится, учитывая объем промышленных реакторов, составляющий тысячи литров. Преодолеть эти трудности стартапы могут в Testa Center, который предоставляет им доступ к своим биореакторам и другому оборудованию. Пластмассовый мир победил В биореакторе, похожем на огромную металлическую бочку, лежит большой мешок, похожий на гигантский пластиковый пакет. Он обвешан трубочками и датчиками, будто пациент в реанимации (мониторить его состояние приходится не менее тщательно). Внутри живут главные работники биофармацевтической индустрии — модифицированные бактерии, которые производят нужные ученым молекулы.В 50- и 100-литровых биореакторах клетки такие же маленькие и требовательные, как и в пробирке, поэтому среда должна быть максимально однородной, чтобы прокормить всех «тружеников». По этой и многим другим причинам масштабирование на практике — это далеко не простое пропорциональное увеличение размеров и объемов. «Вы знаете, клетки — как мы: им нужно место для жизни, еда, комфортные условия. Все это можно организовать в биореакторе. По трубочкам поступает пища для бактерий, кислород для дыхания. Для клеток настраивается приятная температура — ведь чем лучше они себя чувствуют, тем больше продукта могут произвести», — улыбаясь, показывает нам свои владения Сесилия Шештедт, руководитель производственной площадки GE Healthcare Life Sciences в Уппсале.«Этот пластиковый мешок не такой, как те, что есть в любом доме. Он отличается не только размером, но и составом: особый вид пластика может выдерживать интенсивные растяжения, исключительно прочен на разрыв и устойчив к высоким температурам, вы можете стерилизовать и автоклавировать его, — поясняет Сесилия Шештедт. — А еще там есть сенсоры для измерения параметров среды». Это очень удобно: биореактор не приходится чистить и долго перестраивать — достаточно просто заменить «пакет», тогда как без него на подготовку к работе с новым препаратом могла бы уйти неделя. От колонки до «колонны» Проблемы масштабирования и настройки выглядят еще страшнее, если вспомнить о последующей очистке препарата с помощью хроматографии: отфильтровывать молекулы для пробных партий лекарства на хроматографических колонках лабораторного масштаба можно до скончания веков. Самую большую колонку на территории Testa Center, на которую мы смотрели с высоты второго этажа, «колонкой» назвать язык не повернется: это колонна диаметром два метра, которая весит тонну. В нее помещается тысяча литров раствора. На данном этапе объемы — не единственная проблема. На разных стадиях исследований пригодятся множество разновидностей хроматографии, для которых необходимы специальные колонки и аппараты (кстати, гель используется не во всех из них). Одним исследователям, к примеру, требуется просто отсортировать из смеси молекулы необходимого размера, а другим — разделить одинаковые, но с пространственной точки зрения зеркальные молекулы лекарства, которые часто отличаются по активности и побочным действиям. Под каждый стартап нужно заменять одноразовые части и подстраивать оборудование.«Мы проводили исследование: безопасно ли для окружающей среды использовать столько пластика? Да, ведь альтернатива намного хуже! — поделилась удивительным выводом Сесилия Шештедт. — На очистку оборудования тратится уйма воды и химических средств. Потом нужно сделать кучу тестов, чтобы убедиться, что все чисто, а это очень долго. Здесь все это можно просто заменить, а потом начать заново». Кроме того, с одноразовыми трубками ученым удается сэкономить время. Помимо пользы для самих исследований, это позволит потратить меньше денег на аренду оборудования в Testa Center (оплата в центре понедельная). Потому что мы «пилоты» Помимо оборудования стартапы в Testa Center получают экспертный анализ своих разработок. Вкладывать деньги в биофармацевтику рискованно, ведь далеко не все перспективные молекулы или методы оказываются безопасными и эффективными и достигают рынка. Поэтому второе мнение и оценку со стороны получить всегда не помешает. Специалисты центра обучают участников пилотных проектов работать на своем оборудовании, помогают настраивать его, дают возможности для образования, не претендуя на авторские права исследователей. Подобная поддержка выгодна государству: развитие науки дает надежду вывести страну в лидеры биофармацевтической индустрии. В этом нет ничего необычного: сравнительно небольшие страны с гораздо меньшими объемами ресурсов, чем в России, дальновидно наращивают экспорт высоких технологий, а не сырья. Тот же порыв привел к созданию Медиконовой долины (совместно с Данией), где разрабатываются новые лекарства от диабета, рака и других заболеваний. Там акцент сделан на персонализированную медицину, но опорная точка все та же — частный сектор и высокотехнологичные компании. С точки зрения бизнеса Testa Center в «экосистеме» биофармацевтических заводов Уппсалы представляет собой инструмент для изучения актуальных нужд потребителей и формирования спроса на продукцию корпорации. Какое оборудование интересует стартапы? Не нужны ли им дополнительные модификации? Видя, с какой стороны приходят инновации на рынке и какие запросы у тех, кто их создает, GE может быстро реагировать на новые веяния. Так при всей громоздкости, которую приносит за собой статус мировой корпорации, GE получает возможность быть на переднем крае индустрии, сохраняя гибкость и отслеживая новые возможности быстро развивающегося рынка. Шведский биофармацевтический симбиоз государства, подрастающих стартапов и бизнеса выглядит выгодным для всех сторон. Эта практика демонстрирует, как крупные производители могут взаимодействовать с исследователями, не прибегая к скупке новых идей и прав у талантливых разработчиков. Вот бы российскому бизнесу кто-нибудь об этом рассказал. Правда, готовы ли наши предприниматели к такому абсолютно новому подходу — это отдельный вопрос. Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще. Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.
