Development of innovative bioassay principles for pharmaceutical quality control [Elektronische Ressource] = Entwicklung innovativer Bioassayprinzipien für die pharmazeutische Qualitätskontrolle / vorgelegt von Cornelia Andrea Zumpe

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• Publié par: friedrich-alexander-universitat_erlangen-nurnberg
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 35
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

DEVELOPMENT OF INNOVATIVE BIOASSAY PRINCIPLES FOR
PHARMACEUTICAL QUALITY CONTROL
-
ENTWICKLUNG INNOVATIVER BIOASSAYPRINZIPIEN FÜR DIE
PHARMAZEUTISCHE QUALITÄTSKONTROLLE




Der Naturwissenschaftlichen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
zur
Erlangung des Doktorgrades Dr. rer. nat.





vorgelegt von
Cornelia Andrea Zumpe
aus Nürnberg



Als Dissertation genehmigt von der Naturwissenschaftlichen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg



























Tag der mündlichen Prüfung: 26. November 2010
Vorsitzender der Promotionskommission: Prof. Dr. Rainer Fink
Erstberichterstatter: Prof. Dr. Monika Pischetsrieder
Zweitberichterstatter: PD Dr. Dr. Veit J. Erpenbeck


Danksagung
Die vorliegende Arbeit entstand unter der Anleitung von Prof. Dr. Monika Pischetsrieder am Institut
für Pharmazie und Lebensmittelchemie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg.
Die Arbeit wurde überwiegend bei der Firma Merck Serono in Darmstadt durchgeführt.

Zuerst möchte ich mich bei Prof. Dr. Monika Pischetsrieder für die Bereitschaft, meine Betreuung
seitens der Universität zu übernehmen, bedanken. Ich danke ihr für ihre Unterstützung und
hilfreichen Vorschläge.

Mein besonderer Dank geht an Dr. Christiane Bachmann und Dr. Nicole Wiedemann für die
fachlich kompetente Betreuung dieser Arbeit mit zahlreichen Anregungen und interessanten
Diskussionen. Vielen Dank für die Bereitstellung des spannenden Themas sowie ihr stetiges
Engagement, das erheblich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen hat.

PD Dr. Dr. Veit J. Erpenbeck möchte ich für die Übernahme des Zweitguachtens, sowie seine
interessanten Anregungen danken.

Prof. Dr. Kreis und Prof. Dr. Fromm danke ich für die Bereitschaft, mich in meiner
Promotionsprüfung zu prüfen.

Vielen Dank auch an Dr. Katrin Engel für ihre hilfreichen Ratschläge und stetige
Diskussionsbereitschaft.

Allen aktuellen und ehemaligen Doktoranden von Merck Serono, insbesondere Thomas Lange,
Annette Eppler, Kathrin Ziegler und Maria Leonor Alvarenga danke ich für die gute
Arbeitsatmosphäre und den Spaß bei der Arbeit.

Bei den Mitarbeitern von ADB5, Claudia Fischer, Anke Breuer, Jasmin Oestreicher und Simone
Hartl möchte ich mich für die Einarbeitung in die Zellkultur sowie die Pflege meiner Zellen während
meiner Abwesenheit bedanken.

Herzlichen Dank auch an die Laboratorien von Dr. Ralph Lindemann und Dr. Heike Dahmen für die
Möglichkeit, ihr Odyssey Infrared Imaging System und ihr FACScan Flow Cytometer benutzen zu
dürfen. Bei Melanie Daniel und Doreen Zickler möchte ich mich für die Einweisung in die Geräte
bedanken.

Desweiteren danke ich Enrico Tucci (National Institute of Statistics, Rome, Italy) für die statistische
Auswertung meiner Daten, sowie Francesco Antonetti und Beatrice Brunkhorst (beide Merck
Serono) für das Korrekturlesen meiner Artikel.



Danken möchte ich auch der Firma Merck Serono für die Finanzierung meiner Arbeit sowie der
Bereitstellung eines Arbeitsplatzes und der erforderlichen Arbeitsmittel.

Zum Schluss möchte ich mich ganz besonders herzlich bei meinen Eltern für die finanzielle und
moralische Unterstützung meines bisherigen Lebensweges bedanken. Danke für ihre Geduld, ihr
Vertrauen und ihren Rückhalt in allen Lebenssituationen.


TABLE OF CONTENTS

LIST OF ABBREVIATIONS ..................................................................................................................10
LIST OF PUBLICATIONS .....................14
I. INTRODUCTION .......................................................................................................... 15
1. OVERVIEW OF THE IMMUNE SYSTEM ..............................................................................................15
1.1. Innate immunity .................................................15
1.2. Adaptive immunity ............................................................................16
1.2.1. Lymphocytes ............... 16
1.2.1.1. B Lymphocytes ..................................... 16
1.2.1.2. T Lymphocytes ...................................................................... 17
1.2.2. APCs ........................................................................................... 18
1.4. Cytokines ................................18
1.4.1. General information ..................................... 18
1.4.2. Classification and features of cytokines ...................................... 19
2. INTERLEUKIN-7, ITS SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS AND APPLICATION IN IMMUNOTHERAPY .......21
2.1. IL-7 ......................................................................................................21
2.2. IL-7R ...................................22
2.3. IL-7 Signal transduction pathways ..................................................................................23
2.3.1. JAK/STAT pathway ..................................... 25
2.3.2. PI3K/AKT pathway ...................................................................... 26
2.3.3. Ras/Raf/ERK pathway . 27
2.3.4. SFK pathway ............................................... 27
2.4. IL-7 and cell cycle .............................................................................28
2.5. Lymphotrophic effects of IL-7 .........................28
2.5.1. Induction of anti-apoptotic factors ............... 28
2.5.2. Suppression of pro-apoptotic proteins......................................................................... 29
2.5.3. Regulation of metabolism: glucose ............. 29
2.5.4. Regulation of metabolism: pH ..................................................................................... 30
2.6. IL-7 in immunotherapy ......................................................................................................30
3. QUALITY CONTROL OF BIOPHARMACEUTICALS ...............32
3.1. General remarks about quality control ...........32
3.2. Criterions for quality control of biopharmaceuticals ....................................................32
3.2.1. Physicochemical properties ......................................................... 32
3.2.2. Biological activity ......................................................................................................... 33
3.2.3. Immunochemical properties ........................................................ 33
3.2.4. Purity, impurities and contaminants ............ 33
3.2.5. Quantity ....................................................................................... 34
3.3. Biological assays ..............................................34


3.3.1. Assay formats and requirements for use in QC .......................................................... 34
3.3.1.1. Overview of assay formats ................................................... 34
3.3.1.2. Requirements for use in QC ................. 35
3.3.2. Analysis models for potency assays ........................................... 36
3.3.2.1. The parallel line model .......................................................................................... 36
3.3.2.2. Logistic models (4-and 5-parameter fit) ................................ 37
3.3.3. Read-out system for proliferation assays .................................... 38
3.3.3.1. Colorimetric detection ........................................................... 38
3.3.3.2. Fluorescence ........................................ 39
3.3.3.3. Luminescence ....................................................................... 40
3.4. Investigated biopharmaceuticals ....................................................40
3.4.1. Cetuximab (Erbitux®) .................................. 40
3.4.2. Tucotuzumab celmoleukin (KS-IL2) ............................................ 41
3.4.3. Fc-IL7 .......................................................................................... 41
II. AIM OF THIS STUDY ................................................................................................... 42
III. MATERIALS AND METHODS .................................................................................... 43
1. MATERIALS ..................................................................................................................................43
1.1. Cell lines ............................43
1.2. Investigated biopharmaceuticals ....................................................................................44
1.2.1. Cetuximab (Erbitux®) .................................................................................................. 44
1.2.2. Tucotuzumab celmoleukin (KS-IL2) ............ 44
1.2.3. Fc-IL7 .......................................................... 44
1.3. Antibodies ...............