Як науковиця перетворила процес пивоваріння на виробництво медичних компонентів?
Стенфордська викладачка і докторка наук Крістіна Смолк, 48, створила компанію Antheia, яка займається ферментацією для виготовлення медичних інгредієнтів, які часто в дефіциті. Науковцям компанії вдалося вперше відтворити лабораторне виробництво в промислових масштабах, що дає надію на комерційний успіх технології.
Forbes Ukraine випустив новий номер журналу. Придбати його з безкоштовною доставкою можна за цим посиланням. У журналі: перший список найкращих роботодавців для ветеранів, список перспективних молодих українців «30 до 30», 40 компаній, які вийшли на іноземні ринки під час війни, історії Марії Берлінської, Всеволода Кожемяки та загалом майже два десятки текстів.
Щороку тисячі людей у всьому світі використовують один біоінженерний процес. Беруть цукор, згодовують його ретельно відібраному штаму дріжджів, а за кілька днів отримують продукт, яким насолоджуються мільйони. Більшість називає це пивоварінням.
По суті, саме цим і займається компанія Крістіни Смолк Antheia. От тільки вони не варять пиво. Такий самий процес компанія використовує для вирощення ключових інгредієнтів деяких ліків. Її продукт – це результат понад 10 років досліджень, який розробили біоінженери, використовуючи різні види організмів. Все для того, щоб виробляти спеціальні речовини у великих масштабах і швидше, ніж традиційними методами.
Цього четверга Antheia оголосила про перше випробування свого процесу ферментації у масштабі комерційного виробництва, отримавши 116 000 літрів тебаїну. Це ключовий інгредієнт у кількох важливих ліках. Зазвичай процес виготовлення тебаїну займає кілька місяців, а Antheia скоротила його до пʼяти днів.
Виконавши це важливе завдання, компанія планує вийти на ринок наступного року зі своїми першими продуктами – важливими компонентами для медичних препаратів, яких часто бракує.
Згідно з опитуванням Американського товариства фармацевтів у серпні, нестача незамінних ліків змушує третину лікарняних фармацевтів економити ліки, відкладати їхню видачу й скасовувати замовлення від лікарів. А дві третини сказали, що стратегічно розподіляють свої запаси, але це все одно впливає на лікування пацієнтів, бо ціни на деякі препарати зросли.
«Не один десяток років фармацевти постійно мають справу з браком ліків, – сказав у заяві гендиректор товариства Пол Абрамовіц. – Але сьогодні періоди очікування на препарати стали тривалішими».
Це стосується опіоїдів для інʼєкцій знеболення. Традиційно ці інгредієнти вирощують у полях місяцями чи роками. Потім врожай збирають і з нього витягають потрібні хімічні сполуки, які відправляють на завод із виробництва ліків. Але залежність від сільського господарства має свої недоліки: врожай може постраждати від природних чинників: шкідників, непогоди чи індустріальних, таких як проблеми з доставленням.
Antheia зосереджена на виробництві одного типу медичних компонентів: тебаїн і оріпавін. Вони є ключовими речовинами, що використовуються для знеболювальних препаратів і тих, що допомагають справлятися із залежністю, – кодеїну, гідрокодону і налоксону. В розробці в компанії інгредієнти й для інших медикаментів, наприклад, скополамін, який використовують у препаратах проти нудоти та спазмів.
«Ми виробляємо компоненти, з постачанням яких спостерігаються постійні проблеми», – каже Крастіна Смолк, співзасновниця і гендиректорка Antheia.
Масштабування біохімічних процесів
Коли Смолк здобувала докторський ступінь у Каліфорнійському університеті в Берклі, проходила практику в хімічній індустрії. Там вона здобула досвід і краще вивчила традиційне практичне застосування хімії, наприклад процес очищення нафти.
Смолк розповіла, що такі хімічні процеси добре масштабуються, але вони не такі універсальні й гнучкі, як хімічні реакції в біологічних системах, які масштабуються погано. «Я справді почала думати про клітину як про фабрику виробництва речей», – каже вона.
Такий контраст надихнув її зосередитися на розробці мікроорганізмів, які можуть виробляти корисні продукти. Спершу вона зайнялася цим у Каліфорнії, а тепер робить це у Стенфорді, де також викладає.
«Як можна надихнутися природою, але створити більш придатне до масштабування виробництво і біовиробничі платформи? – ділиться вона своїм ходом думок. – Природа – це справді найкращий хімік».
У 2015-му лабораторія Смолк привернула увагу ЗМІ завдяки науковій роботі у журналі Science. У ній описано, як вона та команда біоінженерів змусили дріжджі виробити гідрокодон, поширені ліки для знеболення.
Того ж року Смолк разом із біохімічною інженеркою Крісті Гокінс та дослідницями Кейт Тодді й Айсіс Тренчард заснували Antheia з метою масштабувати таке виробництво для задоволення потреб фармацевтичної галузі. (Того ж року Смолк заснувала компанію Chimera, яка займається імунотерапією проти раку; тут вона все ще обіймає посаду наукової радниці.)
Такі невеликі біореактори легко налаштувати в лабораторних умовах, а от масштабувати їх – це виклик для інженерів. Фото Forbes
Щоб виробляти медичні інгредієнти у великих кількостях, дослідникам Antheia треба було виростити спеціальні дріжджі. Для цього науковці брали гени рослин, з яких добувають інгредієнти для тих чи інших ліків, і додавали їх у дріжджі разом із генами понад 20 інших організмів, які роблять процес ефективнішим.
Це, звісно, складніше, ніж процес, під час якого дріжджі перетворюють цукор на алкоголь для пива, – він включає лише два хімічні кроки. А щоб виробити медичні інгредієнти, треба зробити принаймні на 20 кроків більше, а ще й виготовити спеціальні ензими.
У лабораторних умовах це достатньо просто робити, а от для індустріальних масштабів виробництва треба багато спеціального інженерного обладнання і забезпечення постійних температур та умов для ферментації. Для розробки технік, які потрібні для масштабування виробництва, Antheia уклала угоду про співпрацю з неназваним італійським біовиробником у 2021-му.
За словами Казі Гелал, біотехнологічного аналітика Pitchbook, Antheia – це єдина компанія синтетичної біології, яка займається виробництвом компонентів для ліків. Це може бути її перевагою, але, зазначає аналітик, «не просто так у цій галузі у неї немає конкурентів». Amyris, яка використовувала синтетичну біологію, щоб розробляти інгредієнти для косметичних продуктів, цього місяця оголосила про банкрутство і вихід зі споживчого ринку.
Хай там як, а Гелал зазначає, що, зосередившись на постачанні важливих інгредієнтів для фармацевтичних компаній, «Antheia дійсно має шанс на комерційний успіх». Звісно, якщо вона зможе налагодити масштабне виробництво.
Смолк визнає, що масштабування – це головний виклик для її компанії, бо це єдина можливість стати надійною альтернативою традиційним постачальникам медичних інгредієнтів. Але вона зазначає, що їхнє перше успішне масштабне виробництво тебаїну «вказує на те, що технологія дійсно придатна до масштабування і комерціалізації».
Повірити в успіх
Ринкові виклики не стали для інвесторів перешкодою. На сьогодні компанія залучила $120 млн від таких інвестиційних фірм, як Viking Global, Sherpalo Ventures і Hillspire Еріка Шмідта. За оцінкою Pitchbook, компанія варта $270 млн (Antheia заперечує цю цифру, але відмовилася надати правильну).
Крім того, у 2021-му компанія уклала угоду з іншою біологічною компанією Ginkgo Bioworks, яка розробляє спеціальні ензими для ферментаційного процесу Antheia.
Наступний крок для Antheia і її 52 співробітників – підготувати компанію до виходу на ринок із масштабною лінією виробництва. Для цього потрібне схвалення Управління з контролю за харчовими продуктами й лікарськими засобами (FDA) та інших регуляторних органів.
Щоб його отримати, треба довести, що інгредієнти, отримані з дріжджів, такої ж якості, що й отримані традиційними методами. За словами Смолк, якщо все піде добре, то на схвалення FDA вони очікують до кінця наступного року, а на ринок зі своїми продуктами компанія збирається вийти у 2024-му.
