Je leest:

Snelle en goedkope productie van malariamedicijn

Snelle en goedkope productie van malariamedicijn

Nieuwe flowreactor voor efficiënte fotochemische synthese van artemisinine

Auteur: | 19 januari 2012

Duitse chemici hebben een efficiënte en goedkope productiewijze ontwikkeld voor artemisinine, het meest effectieve medicijn tegen malaria. Ze ontwikkelden een fotochemische reactor om het complexe molecuul op relatief eenvoudige wijze te synthetiseren. Achthonderd van zulke reactoren zouden in de wereldbehoefte van artemisinine kunnen voorzien, voorspelt onderzoeksleider Peter Seeberger.

Malaria is wereldwijd één van de belangrijkste dodelijke ziekten. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie WHO werden in 2010 meer dan tweehonderd miljoen malariagevallen gerapporteerd. In dat jaar maakte malaria wereldwijd 655.000 dodelijke slachtoffers, vooral Afrikaanse kinderen. Toch kan een combinatie van snelle diagnose en effectieve behandeling malariapatiënten genezen vóórdat de ziekte levensbedreigend wordt.

In de beste medicijnenmix speelt het middel artemisinine de hoofdrol. De ziekmakende malariaparasiet is resistent geworden tegen bekende middelen als chloroquine en sulfadoxine, maar legt het loodje tegen artemisinine. Helaas zijn de Artemisinin based Combination Therapies nogal prijzig. De meeste Afrikaanse patiënten moeten daarom hun toevlucht nemen tot de goedkopere, minder effectieve alternatieven. Met als resultaat de deprimerende sterftecijfers. De conclusie is duidelijk: de kosten van artemisinine moeten omlaag.

Artemisia annua, bron van artemisinine.
Wikimedia

Afval wordt grondstof

Artemisinine wordt nu uit planten geïsoleerd. Dat is op zich al een relatief kostbaar proces, maar de prijs kan ook nog eens enorm fluctueren. Dat komt door de seizoensschommelingen in de oogst van de Artemisia annua, die in het Nederlands niet voor niets als zomer-alsem bekendstaat.

De twee meter hoge plant wordt hoofdzakelijk verbouwd in China en Vietnam, maar niet in voldoende hoeveelheden om honderden miljoenen malariapatiënten het hele jaar door van medicijnen te kunnen voorzien.

Onderzoek van het Max Planck instituut voor Colloïden en Grensvlakken (Potsdam) en de Vrije Universiteit Berlijn biedt mogelijk een uitweg uit deze impasse. Peter Seeberger, behalve Max Planck instituutsdirecteur ook hoogleraar chemie in Berlijn, ontwikkelde samen met zijn collega Francois Lévesque een verrassend eenvoudige synthesemethode voor het complexe medicijnmolecuul. Ze publiceerden er eerder deze week over op de website van het vooraanstaande chemietijdschrift Angewandte Chemie.

De Duitse chemici gingen uit van artemisinezuur. Dat is in veel grotere hoeveelheden in de zomeralsem beschikbaar dan artemisinine zelf. Iedere kilo medicijn levert ongeveer het tienvoudige op aan artemisinezuur. Omdat de farmaceutische industrie dat niet nuttig kan gebruiken, wordt het nu als afval beschouwd in plaats van als grondstof.

Daar komt nog bij dat artemisinezuur ook door genetisch gemodificeerde gistcellen gemaakt kan worden. In combinatie met de nieuwe Duitse methode zou de artemisinineproductie dan volledig onafhankelijk kunnen worden van de beschikbaarheid van de alsemplant.

Postdoc Francois Lévesque houdt in zijn hand een model van het artemisininemolecuul. Bovenaan is de ‘brug’ van zuurstofatomen (rood) te zien. De inzet geeft de structuurformule weer, ook nu met de zuurstofmoleculen in rood.
Peter Seeberger | Max Planck

Reactieve zuurstof

In de chemische route van artemisinezuur naar artemisinine gaat het om het aanbrengen van zuurstofatomen. Het medicijn ontleent zijn activiteit vooral aan een soort moleculaire zuurstofbrug – een endoperoxidegroep. Om die brug te kunnen aanleggen is een reactief zuurstofdeeltje nodig dat – onder andere – te maken is via de bestraling met ultraviolet(UV) licht. Seeberger en Lévesque ontwierpen een inmiddels gepatenteerde reactor waarin het mogelijk is de UV licht geïnduceerde fotochemische reacties op industriële schaal uit te voeren.

Verrassend is de manier waarop ze ervoor zorgen dat overal in het reactiemengsel voldoende UV-licht kan komen. In de gebruikelijke reactoren – een soort uitvergrote reactiekolven – is het erg lastig het licht tot in het hart van de reactor te laten doordringen. De Max Planck chemici vonden de oplossing in een flowreactor, waarin het reactiemengsel door dunne doorzichtige buisjes langs een UV-lamp stroomt. Op deze manier ontstaat voldoende reactief zuurstof om flinke hoeveelheden van het zuur om te zetten. Verder biedt de reactor de mogelijkheid om precies op het juiste moment de benodigde andere reactanten toe te voegen. De omzetting duurt ongeveer 4,5 minuut, waarbij ongeveer veertig procent van het artemisinezuur is omgezet in artemisinine.

Schematische weergave van de omzetting, met in het midden de flowreactor.
Angewandte Chemie

Achthonderd reactoren

Op een persconferentie eerder deze week in Berlijn liet Seeberger het eerste prototype van het reactiesysteem zien. Het is ongeveer zo groot als een koffer en levert per dag 800 gram artemisinine op. De hoogleraar denkt dat het mogelijk is om binnen drie maanden tot een productie van twee kilo per dag te komen. Rond de zomer van 2012 zou het systeem dan zover uitontwikkeld zijn dat het geschikt is voor industriële toepassing. Seeberger schat dat de kostprijs tegen die tijd ongeveer 10.000 dollar bedraagt en dat er uiteindelijk zo’n achthonderd reactoren nodig zijn om zoveel artemisinine te produceren dat er genoeg is voor de behandeling van alle malariapatiënten op de wereld.

Bronnen:

Meer over malaria op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/malaria.atom", “max”=>"8", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 januari 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.