Bloedplasma: een veelbelovend wapen in de strijd tegen COVID-19
24 Aug 2020
Aan het einde van 2019 kwam het bericht dat een tot dan toe onbekende stam van het coronavirus een op longontsteking lijkende ziekte veroorzaakte bij menselijke patiënten in China. Binnen enkele maanden leidde de verspreiding van dit dodelijke virus, dat wordt overgedragen tussen verschillende soorten en de naam “severe acute respiratory syndrome coronavirus 2” (SARS-CoV-2) kreeg, tot een pandemie die nu al honderdduizenden slachtoffers heeft gemaakt over de hele wereld.
Op de datum van publicatie van dit artikel, 24 augustus 2020, heeft de Wereld Gezondheid Organisatie wereldwijd meer dan23 miljoen bevestigde gevallen van de -CoV-2-infectie geteld, met 800.906 gemelde overlijdens die verband houden met de luchtwegenaandoening COVID-19 die door dit virus wordt veroorzaakt.
Veel onderzoek naar het coronavirus is erop gericht om te ontdekken hoe SARS-CoV-2 zich verspreidt en vermenigvuldigt, en te begrijpen waarom sommige geïnfecteerde mensen aan COVID-19 overlijden terwijl anderen geen symptomen vertonen, en het merendeel van de infecties een relatief milde respiratoire aandoening veroorzaakt. De industrie, universiteiten, non-profit organisaties en overheden werken aan de ontwikkeling van geneesmiddelen en andere behandelingen, maar ook aan die van preventieve vaccins. Op 24 augustus 2020 bevatte het register van klinische trials van de Amerikaanse overheid 3086 menselijke proeven met therapieën en vaccins tegen COVID-19 die op dat moment wereldwijd gaande waren.
Voor mogelijke behandelingen met geneesmiddelen tegen SARS-CoV-2-infecties – of tegen elk ander schadelijk virus of bacterie – kunnen nieuwe of bestaande chemische verbindingen worden gebruikt, alsook biologische moleculen zoals antilichamen of eiwitten, met de bedoeling het lichaam te helpen om de ziekteverwekker te bestrijden en de schade zo veel mogelijk te beperken. Vaccins daarentegen worden toegediend om te voorkomen dat mensen besmet raken. Gewoonlijk zetten ze het lichaam aan om antilichamen te produceren die de ziekteverwekker herkennen wanneer deze het lichaam later probeert te infecteren, en snel het afweersysteem in stelling te brengen om de infectie te bestrijden voordat deze ziekte kan veroorzaken.
Antilichamen tegen SARS-CoV-2 worden van nature door het afweersysteem geproduceerd in de loop van een COVID-19-infectie. Bloedplasma met antilichamen, gedoneerd door mensen die genezen zijn van een SARS-CoV-2-infectie, wordt nu wereldwijd getest als potentiële behandeling voor mensen die ernstig ziek zijn met COVID-19. Plasma is de vloeibare component van bloed, die de rode en witte bloedcellen, bloedplaatjes en andere bestanddelen zoals voedingsstoffen, eiwitten, mineralen en zouten door het lichaam transporteert. Proeven met convalescente plasmatherapie (CPT) zijn momenteel gaande om uit te vinden of de antilichamen tegen SARS-CoV-2 in het gedoneerde plasma kunnen helpen om het herstel te versnellen en overlijden van de ernstigst zieke COVID-19-patiënten te voorkomen.
Hoewel zowel vaccinatie als convalescente plasmatherapie afhangen van de pathogeenbestrijdende rol van antilichamen die door het afweersysteem van het lichaam worden geproduceerd, verschillen de twee benaderingen sterk. Terwijl vaccins tegen SARS-CoV-2 bedoeld zijn om preventieve vorming van antilichamen te triggeren die deel gaan uitmaken van het immuungeheugen van het lichaam bij mensen die nog niet met virus zijn besmet, wordt CPT aangeduid als passieve immuniteit. Deze behandeling geeft in wezen ernstig zieke COVID-19-patiënten en mensen met een slecht werkend afweersysteem kant-en-klare ‘donor’-antilichamen als kortetermijnoplossing om een bestaande COVID-19-infectie te bestrijden. Wetenschappers zijn bezig met de ontwikkeling van een derde benadering met antilichamen om COVID-19 te behandelen. Hierbij worden neutraliserende antilichamen ontwikkeld die het schadelijke virus rechtstreeks kunnen weerhouden van het infecteren van een cel. Als neutraliserende antilichamen eenmaal zijn geïdentificeerd, kunnen ze in het lab worden vervaardigd en zijn er geen bloeddonaties nodig.
Elk jaar zijn transfusies van heel bloed levensreddend voor talloze mensen die bloed hebben verloren door een verwonding of die lijden aan ernstige bloedaandoeningen. Bloed bevat echter vele specifieke componenten, waaronder afweercellen, stollingsfactoren en albumine, die allemaal uit plasma kunnen worden geëxtraheerd met behulp van moderne technologieën, en worden benut voor de behandeling van veel uiteenlopende ziekten die anders fataal zouden aflopen. Stollingsfactoren worden gebruikt om ernstige bloedaandoeningen als hemofilie te behandelen, terwijl albumine een eiwit is dat kan worden ingezet bij de behandeling van mensen met brandwonden, sepsis, lever- of nierziekten. Menselijke antilichamen, of immunoglobulines, die uit gedoneerd bloed zijn geïsoleerd kunnen worden gebruikt om mensen met een aangetast afweersysteem te ondersteunen en mensen met besmettelijke ziekten zoals COVID-19 te behandelen.
Het scheidingsproces van verschillende componenten uit bloed, bekend als fractionering, is uitermate gecompliceerd en omvat een serie nauwkeurig gecontroleerde fysische en chemische fasen. GEA wordt erkend als een van de wereldwijd toonaangevende leveranciers van verwerkingssystemen voor elke fractioneringsfase van bloedplasma. De specialisten van GEA zetten hun tientallen jaren ervaring in de technologie en procesengineering voor de fractionering van bloedplasma in om veel van de grootste fabrikanten van bloedplasmaproducten te bedienen met maatwerk.
Organisaties vertrouwen op onze technologieën, proceskennis en technische expertise om fractioneringsprocessen op welke schaal dan ook te configureren, van kleinschalige productie tot en met de grootste commerciële installatie die voldoende bloedproducten zou kunnen vervaardigen om op wereldschaal te helpen om ziekten te bestrijden.
Het basisproces van bloedfractionering begint met de extractie van rode en witte cellen en bloedplaatjes uit heel bloed, door middel van centrifugatie. Het plasma dat achterblijft na de extractie van celcomponenten wordt vervolgens om veiligheidsredenen twee maanden bevroren op zeer lage temperatuur, en vervolgens langzaam ontdooid, voordat het plasma van individuele donaties wordt samengevoegd.
Om de verschillende fracties en eiwitten uit plasma te scheiden wordt gewoonlijk een proces toegepast dat bekend staat als koude fractionering. Voor grootschalige fractionering wordt over het algemeen het Cohn-proces toegepast, dat gedurende de Tweede Wereldoorlog werd ontwikkeld door een wetenschapper met de naam Edwin J. Cohn. Het proces bestaat uit het mengen van het plasma met ethanol in toenemende concentraties terwijl de pH en temperatuur wordt verlaagd tot –3 °C tot –7 °C, wat resulteert in geprecipiteerde plasmaproducten, bijvoorbeeld specifieke antilichamen.
Het ontwerpen van een geïntegreerde fractioneringsinstallatie van bloedplasma is complex en veeleisend, en hangt af van het vermogen om cruciale parameters zoals pH, ethanolgehalte en temperatuur nauwkeurig te controleren. “Je moet verschillende processtappen, zoals scheiding, adsorptie, zuivering, precipitatie, inactivatie van het virus en chromatografie, nauwkeurig en efficiënt op elkaar afstemmen,” legt Tatjana Krampitz, Hoofd van Technology Management bij GEA BioPharma, uit. “Daarom moeten er zowel mechanische als operationele eisen in aanmerking worden genomen om een hoge zuivering en concentratie van menselijke plasmaproducten te krijgen. In elke tussenstap van het proces, gevolgd door zuivering, kunnen verschillende, levensreddende eiwitproducten uit bloedplasma worden geëxtraheerd.”
Specialisten bij GEA ontwikkelen op maat gemaakte individuele machines, modules of geautomatiseerde installaties voor de fractionering van bloedplasma op elke schaal. Onze knowhow beslaat iedere fase, van het mixen en centrifugeren tot en met het ontwerpen van procesvaten, chromatografiesystemen, automatisering en sterilisatiesystemen. GEA sproei- en vriesdroogtechnologieën helpen innovatieve technologiebedrijven bijvoorbeeld om temperatuurstabiele bloedplasmaproducten te ontwikkelen die lang houdbaar zijn en geen koeling vereisen, zodat ze gemakkelijker naar moeilijk te bereiken en afgelegen gebieden kunnen worden getransporteerd.
Wij zijn trots op onze samenwerking met baanbrekende bedrijven als CSL Behring. Dit bedrijf maakt deel uit van de CoVIg-19 Plasma Alliance, een belangrijk industrieel samenwerkingsverband dat werkt aan de ontwikkeling van CoVIg-19, een potentiële, uit plasma verkregen therapie voor het behandelen van personen met ernstige complicaties door COVID-19. De afgelopen 15 jaar hebben we samen met CSL Behring gewerkt aan het ontwerp en de bouw van een productie-installatie van hemoglobine uit plasma, op meerdere locaties over de hele wereld.
GEA-technologieën staan wetenschappers en de industrie bij met een wezenlijke rol, om processen te ontwikkelen waarmee nieuwe generaties vaccins en op antilichamen gebaseerde behandelingen tegen bestaande en opkomende ziekten worden geproduceerd. Maar we bieden niet alleen productietechnologieën voor plasmaproducten. Onze expertise loopt van het ontwerp tot en met de levering van end-to-end-systemen voor de productie van vaccins op industriële schaal en van antilichamen in het laboratorium.
In deze onzekere tijden zetten wij ons in om de mondiale inspanning in de strijd tegen het coronavirus, en elke andere toekomstige epidemie, te ondersteunen. Geleid door het motto "engineering for a better world," benut GEA haar tientallen jaren ervaring om oplossingen te ontwikkelen die helpen om nieuwe behandelingen in zo kort mogelijke tijd op de markt te brengen.
Contact
