Ginkgo heeft een nieuw hoofd van Biopharma ingehuurd om de markt voor gen- en celtherapieën te verstoren

Cel- en gentherapieën zijn misschien wel de meest verwachte uitvinding van deze eeuw. Voor veel mensen kunnen deze doorbraken niet snel genoeg komen: celtherapieën kunnen hoop bieden aan mensen met snel voortschrijdende kankers, genetische ziekten zoals sikkelcelanemie genezen en mogelijk zelfs veelvoorkomende aandoeningen zoals hartaandoeningen en diabetes behandelen. De voortgang gaat echter traag en de kosten van een enkele behandeling kunnen oplopen $ 3.5 miljoen, waardoor ze voor de meeste patiënten ontoegankelijk zijn. Ik sprak met Behzad Mahdavi, het nieuwe hoofd van Biopharma Manufacturing & Life Sciences Tools bij Ginkgo Bioworks, die een lezing zal geven op SynBioBeta 2023, de Global Synthetic Biology Conference, om te begrijpen wat er moet gebeuren om deze levensreddende therapieën betaalbaarder te maken.

Het traditionele ontwikkelingsmodel voor farmaceutische geneesmiddelen is gedeeltelijk verantwoordelijk voor het hoge prijskaartje. De branche is sterk gereguleerd, dus het doorvoeren van wijzigingen kost veel tijd en vereist veel investeringen vooraf. Innovaties kunnen op de lange termijn geld besparen, maar het invoeren van nieuwe technologieën brengt risico's met zich mee en het is moeilijk te weten hoeveel kostenvoordeel ze kunnen opleveren. Daarom richten de meeste farmaceutische bedrijven zich op proces- en operationele verbeteringen, die de efficiëntie met 10-20% kunnen verhogen. Maar om behandelingen voor cel- en gentherapie betaalbaarder te maken, zijn sprongsgewijze vorderingen aan de biologische kant nodig om de prijs met ordes van grootte te verlagen: "Verbeteringen aan de productiekant leveren slechts marginale winst op", zegt Mahdavi. “We moeten teruggaan naar de biologie en een beter begrip krijgen van hoe het werkt. Synthetische biologie helpt ons daarbij.”

Ginkgo Bioworks heeft naam gemaakt als een platform voor synthetische biologie dat hun klanten helpt bij het ontwikkelen van biogebaseerde producten met behulp van gemanipuleerde organismen. Ginkgo werkt samen met bedrijven die een breed scala aan markten bestrijken smaken en geuren naar kleurstoffen voor levensmiddelen, gekweekte cannabinoïden, huidverzorging ingrediënten, materieel, en meer. Maar het synthetische biologiebedrijf wil zich niet beperken tot ingrediënten. Ginkgo heeft hun platform uitgebreid naar de enorme biotherapeutische ruimte, vandaar de benoeming van Mahdavi. Mahdavi komt naar Ginkgo met een indrukwekkende staat van dienst in het commercialiseren van nieuwe therapieën. Meest recentelijk was hij VP Global Open Innovation bij Catalent Pharma Solutions en daarvoor bijna 14 jaar VP Strategic Innovation bij de Zwitserse fabrikant Lonza. Nu ziet Mahdavi veel potentieel om de industrie radicaal te veranderen door biofarma en synthetische biologie te combineren. “Pharma heeft een gevestigd model – en het is goed in wat het doet. Maar de echte verbeteringen moeten worden aangebracht aan de biologische kant”, denkt Mahdavi. "Dit vereist een beter begrip van de biologie en methoden met een hogere doorvoer voor celtechniek."

Ginkgo's platform is een full-stack oplossing voor therapeutische celtechniek. Hun labruimten met meerdere verdiepingen - genaamd "gieterijen” – zijn de biologische fabrieken van Ginkgo die zijn uitgerust met robots en geavanceerde instrumenten die high-throughput celtechniek mogelijk maken. Dit betekent dat Ginkgo honderdduizenden cellen en moleculaire verbindingen kan screenen om de meest veelbelovende kandidaat-geneesmiddelen te identificeren ook de meest kosteneffectieve om op schaal te produceren. In hun samenwerking met Aldevron kon Ginkgo bijvoorbeeld hun productie verhogen met een factor 10 met behulp van celtechniek en biologische procesverbetering. "Dat betekent dat als je een plant wilt bouwen [voor dat product], je een plant kunt bouwen die 10 keer kleiner is, gewoon door verbeteringen in de biologie aan te brengen", zegt Mahdavi.

Ginkgo heeft met zijn platform al het eerste succes laten zien. Tijdens de COVID-19-pandemie heeft Ginkgo een volksgezondheidsinitiatief opgezet, Concentrisch van Ginkgo, dat testdiensten leverde om opkomende infectie-hotspots te helpen volgen. Aan de kant van de vaccinontwikkeling, Ginkgo werkte samen met Moderna om snel optimale processen voor de productie van mRNA-vaccins te ontdekken. Naast COVID-19 heeft Ginkgo onlangs andere biofarmaceutische partnerschappen aangekondigd met optioneel, Kies, en Merck, evenals de overname van Circulairis, een eigen RNA-screeningplatform.

Een belangrijk aandachtspunt van Mahdavi's werk is het potentieel curatieve (en zeer lucratieve) veld van cel- en gentherapieën. Een van de eerste celtherapieën die door de FDA werd goedgekeurd, was CAR T-celtherapieën voor leukemie, lymfoom en myeloom. Bij deze baanbrekende behandeling worden de immuuncellen van de patiënt uit hun eigen bloed gehaald en in het laboratorium veranderd door een receptor toe te voegen die kankercellen kan aanvallen en vernietigen. Dit vereist nauwkeurige genetische veranderingen in levende cellen, wat niet zo eenvoudig is. Dit is de reden waarom CAR T-behandelingen gemiddeld tussen $ 700,000 en $ 1 miljoen, en de meeste kosten zijn tegenwoordig afkomstig van de productie van die gemodificeerde CAR T-cellen. We hebben een lange weg afgelegd in ons vermogen om cellen te ontwikkelen. Toch is cellulaire architectuur nog steeds een zwarte doos, wat het bouwen van deze nieuwe modaliteiten zo uitdagend maakt.

Momenteel meer dan 1,000 klinische proeven met cel- en gentherapie geregistreerd bij ClinicalTrials.gov, maar tot nu toe zijn er slechts 14 goedgekeurd. Het merendeel van die proeven bevindt zich nog in fase 1 of 2, wat betekent dat ze nog ver verwijderd zijn van commercialisering. Gezien hoe laag het slagingspercentage van de FDA-goedkeuringspijplijn is, zullen deze potentiële behandelingen waarschijnlijk nooit op de markt komen. Daarom is investeren in een vroeg stadium om de best mogelijke doelen te ontdekken zo belangrijk voor het ontwikkelen van succesvolle therapieën: "We zijn gericht op productie op een optimale manier, maar niet op de productie van het meest optimale medicijn", zegt Mahdavi. Tools en workflows voor synthetische biologie zijn ontworpen om de complexiteit van de biologie te beheersen, waardoor de kans op succes groter wordt als het gaat om het ontwikkelen van op cellen gebaseerde therapieën die werken.

Er zijn substantiële vorderingen gemaakt op het gebied van high-throughput-tools om biologie te ontwikkelen, wat de kosten en tijdlijn van het ontwikkelen van nieuwe cel- en gentherapieën zou kunnen verlagen. Ginkgo heeft laten zien dat ze om zich heen kunnen bouwen 10,000 CAR T-celbibliotheken en kijk welke de meest veelbelovende kandidaten zijn. Ze vonden bijvoorbeeld een subgroep van cellen die veel beter bestand zijn tegen uitputting en die mogelijk kunnen worden gebruikt om zich te ontwikkelen behandelingen voor solide tumoren. Door gebruik te maken van de high-throughput cell engineering in combinatie met bio-informatica kan het aantal schoten op doel voor elk nieuw doel worden verbeterd: “Tien jaar geleden was het een droom om te zeggen 'Ik ga naar 10,000 CAR T-constructies kijken'. , maar vandaag is het geen obstakel om naar zelfs maar 1 miljoen constructies te kijken, "zei Mahdavi.

Voor biofarmaceutische bedrijven is dit type high-throughput-schaal veel moeilijker te realiseren zonder zwaar te investeren in de nieuwste technologieën om hun volledige R&D-infrastructuur bij te werken. Daarom kan een samenwerking met bedrijven in de synthetische biologie die over de specifieke expertise op dit gebied beschikken, de biofarmaceutische sector aanzienlijke besparingen opleveren. "Uiteindelijk gaat het erom hoe je in de kortst mogelijke tijd het optimale product en de optimale productieomstandigheden krijgt - en dit is wat Ginkgo brengt aan de biofarma," zei Behzad. Hij stelt zich voor dat synthetische biologie de ontwikkelingspijplijn van biofarmaceutische geneesmiddelen op een systematische manier zou kunnen verstoren en zou kunnen helpen om levensreddende therapieën veel sneller bij mensen te brengen.

Bedankt aan Katia Tarasava voor aanvullend onderzoek en rapportage over dit artikel. Ik ben de oprichter van SynBioBeta en sommige van de bedrijven waarover ik schrijf, waaronder Ginkgo Bioworks, zijn sponsors van de SynBioBeta-conferentie en wekelijkse samenvatting.