Lange tijd werd het vooral gebruikt als modelsysteem voor fundamenteel onderzoek – het eencellige micro-organisme Sulfolobus acidocaldarius. Het is een van de micro-organismen die gedijen in extreem hete of zure omstandigheden. Dr. Julian Quehenberger, CTO bij de spin-off NovoArc van de TU Wenen, kwam op het idee om er een nieuw soort pillen mee te maken, die een alternatief bieden voor injecties. De technologie kan echter ook gebruikt worden bij de productie van groene waterstof.
In 2021 richtten Quehenberger en Spadiut samen met Dr. David Wurm het biotechbedrijf NovoArc op en slaagden erin het idee te commercialiseren met een spin-off beursfinanciering van het Oostenrijkse bureau voor onderzoekspromotie (FFG). CEO David Wurm vertelt er meer over.
Wat is er mis met de huidige tabletten?
“De reden waarom veel geneesmiddelen moeten worden geïnjecteerd, is hun instabiliteit in de maag en de slechte absorptie in het lichaam na orale toediening. Momenteel worden chemische coatings gebruikt om het actieve bestanddeel in de maag te beschermen. Deze nemen echter vaak een groot deel van het hele tablet in beslag. De voor de coatings gebruikte stoffen zijn ook aan kritiek onderhevig.
Bovendien worden werkzame stoffen met een geringe biologische beschikbaarheid vaak in overdoses aan patiënten toegediend, zodat een voldoende hoeveelheid door het lichaam wordt opgenomen. Dit leidt tot ernstige bijwerkingen, zoals bij antibiotica, die de darmflora kunnen vernietigen. Het vormt ook een zware belasting voor het aquatische ecosysteem. Zo veroorzaken de hormonen die door de anticonceptiepil worden afgescheiden, onvruchtbaarheid bij vissen.”
Welke oplossing biedt dit micro-organisme?
“Wij gebruiken een biologisch omhulsel van lipiden – zogeheten liposomen – om verschillende werkzame stoffen te beschermen tegen afbraak in de maag en om de absorptie in de darm te verhogen. De lipiden zijn afkomstig van het celmembraan van deze zogenoemde extremofiele micro-organismen. Ze fungeren als een biologische barrière in het zure milieu van de maag.
Het gebruik van deze lipiden werd enkele jaren geleden met succes getest in talrijke in vivo studies voor de toediening van insuline, antibiotica, kankertherapeutica en andere stoffen. De reden waarom er nog geen producten met deze technologie op de markt zijn, is de beschikbaarheid van de hiervoor benodigde lipiden. Tot dusver konden deze niet in voldoende kwaliteit en hoeveelheid worden geproduceerd. Door jaren van onderzoek zijn wij erin geslaagd een productieproces op te zetten dat dit probleem oplost, zodat de technologie nu eindelijk in de farmaceutische sector kan worden gebruikt.
Ook interessant: Biergist belangrijk bij de omschakeling naar een duurzame economie
Er bestaan momenteel verschillende benaderingen om injecties door tabletten te vervangen, maar deze brengen altijd een aantal nadelen met zich mee. Toch is het onderwerp uiterst belangrijk. Immers, meer dan 20 procent van de gehele bevolking is bang voor injecties en veel mensen vallen zelfs even flauw bij het toedienen van injecties.”
Wat was de grootste uitdaging?
“De grootste uitdaging was de ontwikkeling van een productieproces voor de vereiste lipiden. Wij produceren deze stoffen via een biotechnologisch proces waarbij gebruik wordt gemaakt van archaea. Deze archaea groeien zeer langzaam in de natuur en vereisen zeer complexe omstandigheden. Het was niet eenvoudig om ze in een gedefinieerde en gecontroleerde laboratoriumatmosfeer op een reproduceerbare en schaalbare manier te kweken. Hier kwamen onze know-how uit de bioprocesontwikkeling en onze jarenlange ervaring in farmaceutische productieprocessen goed van pas.”
In hoeverre is het product al marktrijp?
“De farmaceutische markt is zeer traag. We zijn echter verheugd dat wij reeds verschillende samenwerkingsverbanden hebben met farmaceutische bedrijven en ons product reeds aan hen hebben verkocht. Omdat wij een innovatie-gedreven bedrijf zijn, willen wij ons product voortdurend verder ontwikkelen. Momenteel werken wij aan speciale lipidenmengsels die wij aanpassen aan bepaalde werkzame stoffen. Voorts willen wij ons, naast de orale toediening van werkzame stoffen, ook producten ontwikkelen voor de toediening van medicijnen via de huid en de neus.”
“Een bijkomend groot voordeel van onze technologie is het stabiliserende effect van onze lipiden op de actieve bestanddelen tijdens de opslag. Normaliter moeten veel werkzame bestanddelen worden opgeslagen bij een temperatuur tot min 70 graden Celsius. Dit gaat gepaard met hoge kosten, een grote logistieke inspanning en een hoog energieverbruik. Onze lipiden moeten het mogelijk maken veel werkzame bestanddelen bij kamertemperatuur te bewaren. Dit verkleint op zijn beurt de CO2-voetafdruk aanzienlijk! Het maakt het ook mogelijk medische zorg te verlenen aan mensen in afgelegen gebieden.”
U bent ook van plan micro-organismen in te zetten voor de productie van goede waterstof?
“Wij willen inderdaad de stabiele lipiden van Sulfolobus ook gebruiken om nieuwe mini-energiecentrales te ontwikkelen voor de productie van groene waterstof (H2). H2 is een koolstofvrije, alternatieve energiedrager en wordt beschouwd als de duurzame brandstof van de toekomst. Dit is niet in de laatste plaats te danken aan de hoge gravimetrische energiedichtheid. (Dit beschrijft hoeveel energie wordt opgeslagen per gewicht (massa) van een grondstof; red.).
Het grootste deel van het H2 dat vandaag wordt gebruikt, wordt echter geproduceerd uit niet-hernieuwbare bronnen, zoals aardgas of steenkool. Slechts een klein deel, ongeveer 4 procent, wordt geproduceerd uit water door elektrolyse. Elektrolyse is echter alleen duurzaam als de benodigde elektriciteit afkomstig is van hernieuwbare energiebronnen zoals wind- of zonne-energie – en dat geldt slechts voor 5 procent. Er is dan ook grote vraag naar nieuwe en duurzame methoden voor de productie van groen H2.”
Lees ook: Gist als alternatieve eiwitbron voor diervoeding
“Een mogelijk groen proces voor het opwekken van energie of waterstof is semi-artificiële fotosynthese. Bij dit proces worden de voor de fotosynthese verantwoordelijke enzymen van planten of micro-organismen gebruikt in foto-elektrochemische cellen. Deze enzymen zijn in hun natuurlijke omgeving ingebed in membranen. Als je ze lange tijd efficiënt wilt gebruiken, moet je ze inbedden in zo’n omgeving om ze te stabiliseren.
Onlangs werden deze enzymen met succes ingebouwd in conventionele liposomen. Dit diende echter een zuiver fundamenteel wetenschappelijk doel. Conventionele lipiden zijn niet stabiel genoeg om bestand te zijn tegen de hoge temperaturen en de zuurstof die vrijkomt – de omstandigheden van fotosynthese.
Wij willen op duurzame wijze groene H2 produceren uit licht en water in stabiele mini-elektriciteitscentrales. Daartoe gaan wij de fotoactieve bouwstenen in CO2-negatieve processen op biotechnologische wijze extraheren en verpakken in stabiele lipiden van NovoArcs.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
