Fra molekylær design til utvikling av skreddersydde legemidler

Forskningsgruppen under ledelse av professor i biomedisinsk innovasjon Jan Terje Andersen ved Universitetet i Oslo (UiO) og Oslo universitetssykehus (OUS), har i femten år studert humant albumin. Ny kunnskap har ført til utvikling av en biomedisinsk teknologi som de har valgt å kalle for «superalbumin». Dette er en designet versjon av naturlig albumin med stort potensial i utvikling av proteinbaserte legemidler med forbedret virkningstid i kroppen vår.

– Albumin sin naturlige funksjon er å være en molekylær taxi, forteller den inspirerende unge forskningslederen.

Proteinet transporterer blant annet næringsstoffer og avfallsprodukter for levering til ulike celler og organer, og det hele støttes av at albumin har en såkalt halveringstid på hele tre uker i blodbanen.

Siden det er veldig lenge i forhold til andre proteiner som fjernes i fra blodet i løpet av minutter, timer eller få dager, har hovedspørsmålet vært: Hvordan er dette mulig?

Nye, skreddersydde medisiner

Andersen forteller at siden de nå forstår hvorfor proteinet sirkulerer så lenge i blodbane og vev, kan de høste av denne kunnskapen i utviklingen av ny biomedisinsk teknologi og legemiddelkandidater med forbedrede egenskaper og virkningstid.

– Basert på vår dyptpløyende forståelse av albumin, har vi ved molekylær sløyd designet en ny versjon av humant albumin som gjør det betydelig bedre enn hva naturlig albumin er i stand til. Dette er utgangspunktet for hva vi kaller «superalbumin», en ny norsk patentert teknologi som kan benyttes til å skreddersy virkningstiden til proteinbaserte legemiddelkandidater, sier han.

Teknologien åpner også opp for levering over slimhinner via nesespray eller en inhalator. Når medisinen holder seg lenger i kroppen, så kan lavere dose gis pasienten samt at behandlingen kan bli mer skånsom og gi mindre bivirkninger.

– Dette kan ha mye å si for hvordan pasientene har det, og de kan få et bedre liv. Det kan også ha en helseøkonomisk gevinst, for da behøver ikke pasientene å besøke sykehuset like ofte, sier Andersen.

Teknologien kan forlenge virkningstiden

Inntil nå har det vært slik at mange proteinbaserte legemiddelkandidater feiler grunnet kort virkningstid. Det skyldes at de fjernes raskt fra kroppen via utskillelse over nyrene eller at de brytes raskt ned i kroppens celler. Noe av medisinen når sitt mål, men langt fra alt. For de proteinbaserte legemidlene som når klinisk bruk, må store doser gis, og det ofte, for å få terapeutisk effekt. Albuminteknologien kan være med på å løse dette.

– «Superalbumin»-teknologien er allsidig. Det gjør at den i prinsippet kan kobles til svært mange ulike typer proteiner for en hvilken som helst sykdomsindikasjon. Det være seg hormoner, enzymer, peptider eller antistoff-fragmenter.

De har nylig publisert at teknologien er egnet til å forlenge virkningstiden til komplekse proteiner som for eksempel koagulasjonsfaktorer. Koagulasjonsfaktorer benyttes i dag i behandling av alvorlige blødersykdommer. Å forbedre disse legemidlene vil ha stor betydning.

– Lykkes de kliniske løpene, vil teknologien åpne nye dører for mer skreddersydd behandling, hvor nye legemidler kan gis i mindre doser, og det sjeldnere enn i dag. Dette perspektivet er spesielt viktig ved behandling av kroniske sykdommer.

Videre har forskningsgruppen vist at «superalbumin» kan tas effektivt opp over slimhinnene for levering til vev og blodbanen. Levering av proteinbaserte legemidler over slimhinnene har så langt vist seg å være svært lite effektivt. Det skyldes at slimhinnene ikke slipper inn hva som helst. Den nye teknologien gir et mulighetsrom for at å endre dette.

Teknologien har også banet vei for utvikling av en helt ny vaksineteknologiplattform som viser svært lovende resultater, som ennå ikke er publisert.

Forsknings- og innovasjonsmidler

– Det har vært helt avgjørende med en kombinasjon av karrierestipender og innovasjonsprosjekter fra både Forskningsrådet og Helse Sør-Øst for å holde fokus og progresjon. Laboratoriet er nå i tett dialog med flere selskaper om bruk av «superalbumin»-teknologien i utvikling av nye proteinbaserte legemidler rettet mot en rekke indikasjoner. Det er foreløpig inngått en lisensavtale med et Boston-lokalisert selskap, mens flere avtaler er på trappene. Det planlegges også oppstart av et norsk bioteknologisk selskap.

Teknologien er patentbeskyttet av teknologioverføringsselskapet Inven2, som eies av UiO/OUS.

Arbeidet ble tildelt Norsk selskap for immunologi (NSI) sin forskningspris for 2020.

Fakta

• I mer enn 15 år har Jan Terje Andersen og hans kolleger forsket på albumin og antistoffer. Deres dyptpløyende Biologiske forståelse for disse proteinene har lagt grunnlaget for utvikling av teknologier som kan brukes til å skreddersy nye biologiske legemidler. Nå står «superalbumin» for tur.
• Forskergruppen har særlig ekspertise innenfor immunologi og design av proteiner, med fokus på blant annet antistoffer og albumin. De er involvert i en rekke nasjonale og internasjonale Forskningssamarbeid for å utvikle bedre biologiske teknologier rettet mot blant annet kreft, kroniske sykdommer og infeksjonssykdom. De har utviklet flere teknologiplattformer som testes ut sammen med partnere i akademia og industri.
• Forskningsgruppen «The Laboratory of Adaptive Immunity and Homeostasis» består av 13 forskere fra Oslo universitetssykehus og Universitetet i Oslo, som del av Klinikk for laboratoriemedisin. Det er utstrakt samarbeid på tvers av fagdisipliner inkludert kliniske miljøer, samt ledende internasjonale forskningsmiljøer, og bioteknologiske og farmasøytiske selskaper. Professor i biomedisinsk innovasjon Jan Terje Andersen ved Universitetet i Oslo leder forskningsgruppen. Andersen er en av forskerne med flest registrerte innovasjoner registrert hos Inven2. Deler av innovasjonsaktivitet gjennomføres ved Sharelab i Forskningsparken. Andersen er medlem av Akademiet for yngre forskere.

Publikasjoner

• I oktober 2020 publiserte Forskningsgruppen den første artikkelen som beskriver utviklingen av teknologiplattformen. Det ble gjort i det anerkjente tidsskriftet Science Translational Medicine»: Bern, M., Sand, K. M. K., Bækkevold, E. S., Foss, S., Grevys, A., Nilsen. J., Dalhus. B.,Christianson, G. J., Roopenian, D.C., Schlothauer, T., Michaelsen, T.E., Sandlie. I. & Andersen, J. T., (2020) An engineered human albumin enhances half-life and transmucosal delivery when fused to protein-based biologics. Science Translation Medicine.12, 565.