So entstehen medizinische Innovationen am Sanofi BioCampus in Frankfurt

Bis ein Biologikum Patient*innen zur Verfügung steht, vergehen Jahre intensiver Forschung und Entwicklung. „In der frühen Forschung fangen wir mit der Identifizierung von Zielstrukturen an, die wir adressieren möchten“, erläutert Fischer den Prozess. Diese Grundlagenforschung gleicht der sprichwörtlichen Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Unter Millionen von Wirkstoffkandidaten muss das eine Molekül gefunden werden, das alle notwendigen Anforderungen gleichzeitig erfüllt.

„Zum einen wollen wir ein Molekül finden, das genau die Wirkung entfaltet, die wir uns erwünschen“, so die Forscherin. „Dieser Wirkstoff muss aber auch sicher sein und er muss im industriellen Maßstab für Patient*innen hergestellt werden können.“

Dabei kommen auch künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen zum Einsatz, um spezifische Eigenschaften von Molekülstrukturen schneller und effizienter vorherzusagen. Doch selbst mit modernster Technologie bleibt der Zeitrahmen enorm: Mehr als zehn Jahre vergehen im Durchschnitt von der ersten Idee bis zum fertigen Medikament.

Ist ein vielversprechender Wirkstoffkandidat gefunden, beginnt die nächste Herausforderung: die Produktion. Denn Biologika lassen sich nicht wie herkömmliche Medikamente synthetisieren. Sie müssen mithilfe von lebenden Zellen und Organismen hergestellt werden.

„Wir bedienen uns biologischer Prozesse und nutzen Systeme, die die Evolution über Millionen von Jahren gebaut hat“, erzählt Fischer. Wir nutzen Mikroorganismen wie Bakterien oder Hefen oder auch Zellkulturen. Sie haben bereits geeignete Produktionssysteme, die wir so anpassen können, dass diese Zellen neben ihrem eigenen Proteinhaushalt auch unseren gewünschten Proteinwirkstoff produzieren – und das in einer überdurchschnittlich hohen Menge.“

Am Standort Frankfurt haben Forschung, Entwicklung und Herstellung biotechnologischer Arzneimittel Tradition. Die konzentrierte Erfahrung in Kombination mit der Abdeckung der gesamten Wertschöpfungskette für Biologika machen ihn auch innerhalb des Konzerns zu etwas Besonderem.

Für einen Teilbereich der industriellen biotechnologischen Produktion ist bei Sanofi unter anderem Jochen Bautz zuständig. Der Chemiker leitet eine spezielle Einheit für die Herstellung von Wirkstoffen am BioCampus und kennt die Tücken der Arbeit mit lebenden Systemen. „Mikrobielle Fermentation ist im Grunde genommen ähnlich wie Bierbrauen“, erklärt er das Grundprinzip. „Man hat eine Hefe oder Bakterien, die man füttert und bei entsprechender Temperatur, einem bestimmten pH-Wert sowie einer bestimmten Umdrehungszahl mischt und fermentiert. Das heißt, die Bakterien leben, sie vermehren sich und kommen dann in eine Phase, in der sie – weil sie genetisch verändert wurden – den Wirkstoff, den wir benötigen, selbst herstellen. Das heißt, es sind biologisch hergestellte Wirkstoffe.“

Der Vergleich mit dem Bierbrauen endet jedoch schnell, wenn es um die erforderliche Präzision geht, die für das Endprodukt, ein Arzneimittel, erforderlich ist. „Man muss sich immer wieder klarmachen: Man arbeitet mit lebenden Zellen. Die sind sehr empfindlich und daher ist es von Prozess zu Prozess unterschiedlich, welche Herausforderungen man hat“, sagt Bautz.

Der Skalierungsprozess folgt einer präzisen Choreografie, wie Bautz beschreibt: „Man startet im 1-Liter-Maßstab, wo man Zellen in einen Erlenmeyer-Kolben überführt und dort anzüchtet. Dann geht man in einen 20- oder 25-Liter-Beutel, vermehrt die Zellen weiter, bis man schließlich in einem 2.500-Liter-Fermenter den Hauptprozess führt.“ In diesem großen Behälter produzieren die Zellen den Wirkstoff, bevor er in der sogenannten Ernte vom Rest der Lösung getrennt wird.

Die Herstellung von Arzneimitteln mittels Fermentation erfordert eine hohe Präzision. Jeder Wirkstoff – ob Antikörper, Protein oder Enzym – durchläuft individuell abgestimmte Prozesse, bei denen schon kleinste Abweichungen die Ergebnisse erheblich beeinflussen können. Besonders anspruchsvoll wird es, wenn die Produktion vom Forschungsmaßstab auf Mengen skaliert werden muss, die eine kontinuierliche Versorgung von Patient*innen gewährleisten.

Was den Sanofi-Standort in Frankfurt besonders macht, ist die räumliche Konzentration aller Kompetenzen, die für die Entwicklung und Herstellung von Biologika nötig sind. Kürzlich wurde hier eine moderne Wirkstoffanlage für Biologika in Betrieb genommen – an der Nahtstelle zwischen Forschung und industrieller Produktion.

Jochen Bautz unterstreicht die Einzigartigkeit dieser Struktur: „Ein Vorteil für Frankfurt ist auf jeden Fall, dass wir – und das ist einzigartig innerhalb unseres globalen Unternehmensnetzwerks – von der Forschung und Entwicklung über die Wirkstoffherstellung und die Abfüllung bis hin zur Device-Herstellung und Verpackung alles an einem Standort haben. Das hat uns bei Insulin stark gemacht. Und genau das wollen wir jetzt auch für unsere Biologika etablieren.“

Doch braucht diese Entwicklung Ressourcen: mehr als zehn Jahre Entwicklungszeit und rund zwei Milliarden Euro Kosten für jedes neue Medikament. Und auch Standorte wie der BioCampus in Frankfurt müssen entsprechend weiterentwickelt werden. Dafür sind in einem sich verschärfenden globalen Wettbewerb Planbarkeit und verlässliche Rahmenbedingungen unverzichtbar. Denn auch andere Länder werben stark um pharmazeutische Forschung und Produktion.

Für Patient*innen mit Neurodermitis, schwerem Asthma, Krebs und anderen Erkrankungen, die teilweise noch nicht oder nicht ausreichend behandelt werden können, sind der Standort und die Rahmenbedingungen jedoch entscheidend. Wenn Innovationen nicht dort entstehen und produziert werden, wo sie gebraucht werden, verzögert sich der Zugang zu neuen Therapien.

Die Versorgungssicherheit mit modernen Medikamenten hängt davon ab, dass hochspezialisierte Forschungs- und Produktionsorte wie der BioCampus erhalten und ausgebaut werden, um Forschenden zu ermöglichen, neue Wirkstoffe für Patient*innen zu entwickeln.