"Het is een van de waardevolste en meest begeerde moleculen die we kennen en alleen de natuur weet hoe je het moet produceren. Je kunt deze saponine niet maken zonder de plant," zegt Rocio Honigmann, CEO van AmerStem, een biotechbedrijf in Camarillo, Californië. Het bedrijf heeft een oplossing ontwikkeld voor het efficiënt indoor produceren van Quillaja saponaria saponinen, waaronder QS-21, een cruciaal ingrediënt dat wordt gebruikt in vaccins tegen ziekten als malaria, gordelroos en tuberculose.
Het biotechbedrijf in Camarillo maakt gebruik van het potentieel van een inheemse boom uit het Chileense mediterrane bos, een regio die al zwaar wordt getroffen door de opwarming van de aarde. Traditioneel worden deze bomen, variërend van 35 tot 50 jaar oud, gekapt om saponinen uit hun binnenste schors te halen. "Als een boom eenmaal gekapt is, is hij voor altijd verdwenen en draagt hij bij aan ontbossing in een van de meest kwetsbare ecosystemen ter wereld," zegt Honingmann.
Saponine-extractie opnieuw uitgevonden
AmerStem kwam tot bloei toen Honingmann en haar team tijdens de pandemie hun bedrijfsmodel moesten herzien nadat ze een exclusief contract met een gewasbeschermingsbedrijf hadden verloren. Ze begonnen te experimenteren met het kweken van vaccins in sojawortels, maar hoewel dat project fascinerend was, was het te klein om de aandacht te trekken. "Toen besloten we om een radicaler experiment te starten, namelijk het kweken van inheemse Chileense bomen.
"In plaats van te vertrouwen op destructieve methoden om saponinen te verkrijgen, kwamen we met een aangepast aeroponic systeem." In dit systeem worden kleine, bonsai-achtige boompjes langdurig gekweekt in voedselrijke vernevelingskamers waar de saponinen continu worden geproduceerd in de nieuwe bladeren, in plaats van alleen in de schors. "We letten heel goed op de planten," bevestigt Honingmann, "omdat het hele proces staat of valt met het behoud van een intacte, levende plant."
Deze methode maakt een duurzamere en jaarrond oogst van de saponine mogelijk zonder de inheemse bomen te beschadigen. "Bovendien omzeilt deze aanpak de beperkingen van traditionele extractiemethoden, die langzaam, duur en schadelijk voor het milieu zijn."
De kweekfaciliteit van AmerStem
Een zeer gewilde molecule
Er is veel vraag naar saponine QS-21, niet alleen vanwege zijn cruciale rol als krachtig hulpstof in vaccins zoals Shingrix en Arexvy van GlaxoSmithKline, maar ook voor wereldwijde vaccins die nog in ontwikkeling zijn, waaronder vaccins tegen malaria en tuberculose. De molecule zelf is ongelooflijk waardevol, ongeveer $150.000 per gram, waardoor het een van de duurste moleculen ter wereld is. Deze waarde wordt veroorzaakt door de complexiteit van de molecule, zijn beperkte beschikbaarheid en de niet-duurzame methoden die worden gebruikt om het te verkrijgen.
"Saponine QS-21 heeft een unieke structuur, met acht suikerresiduen rondom een kernmolecuul. Deze complexiteit maakt het ongelooflijk moeilijk om ze te repliceren in bioreactoren, een uitdaging die enkele van de grootste farmaceutische bedrijven heeft tegengehouden," aldus Honingmann. Toch zijn Honingmann en haar team er tot nu toe in geslaagd 'waar anderen niet in zijn geslaagd', door een systeem te ontwikkelen waarmee ze deze saponinen continu en op commerciële schaal kunnen produceren.
De uitdagingen van commerciële teelt
Hoewel AmerStem in staat is geweest om de wetenschap van het kweken en oogsten van deze saponinen te achterhalen, is de financiering van deze onderneming voor grootschalige teelt een uitdaging geweest. Honingmann en haar team hebben gemerkt dat de ontwikkeling van vaccins een tijdrovend, complex proces is dat klinische proeven, zorgvuldige ontwikkeling en grondige testen vereist, stappen die de marktintroductie vertragen. "Het is niet zo eenvoudig als morgen de saponine verkopen. Elk vaccin moet door uitgebreide preklinische testen en klinische proeven en we werken samen met farmaceutische bedrijven om dat te bereiken."
Honingmann legt uit dat de behoefte aan deze hulpstoffen voor vaccins kritiek is. "Malaria doodt bijvoorbeeld nog steeds elke minuut een kind in Afrika en tuberculose eist elke 15 seconden een leven. Ondanks de dringende behoefte investeren grote farmaceutische bedrijven niet snel in de productie van vaccins tegen deze ziekten op wereldwijde schaal", zegt Honingmann. "AmerStem is er trots op een kosteneffectieve en duurzame oplossing te hebben ontwikkeld die het terrein van de vaccinadditieven zou kunnen veranderen. De grootste barrière is echter de prijs. Investeerders zien de waarde, maar aarzelen omdat het een langetermijnspel is."
Een eenvoudig, maar zeer efficiënt systeem
Ondanks deze hindernissen blijft Honingmann optimistisch, want het zelf ontwikkelde aeroponische systeem AeroStemixTM is ontworpen als een schaalbaar en modulair platform. De biotech beheert momenteel bomen in 40 tanks met elk 45 dwergbomen en oogst elke 30 tot 60 dagen biomassa die saponinen bevat. "Ons systeem is eenvoudig, maar effectief. Het is geen hightech, maar het is onderhoudsarm, goedkoop en duurzaam. We zijn van plan om op te schalen naar duizend tanks, die elk jaar enkele kilo's saponine produceren," geeft Honingmann aan. Elke kilo geoogste droge biomassa kan ongeveer 10 gram saponine opleveren en met 3000 planten die al in teelt zijn, ligt AmerStem op schema om grotere hoeveelheden te produceren om aan de toenemende vraag te voldoen.
Naast vaccins onderzoeken Honingmann en haar team de mogelijkheden van secundaire producten die van deze saponinen zijn afgeleid, waaronder het gebruik als natuurlijke insecticiden, fungiciden en zelfs in diervoeder om de gezondheid van vee te verbeteren. "Er is geen afval in ons systeem," benadrukt ze. "Alles wat we verbouwen kan op de een of andere manier worden gebruikt, of het nu voor vaccins, land- en tuinbouwproducten of voedselproductie is."
Licenties voor technologie en zoeken naar investeringen
In de toekomst wil het biotechnische bedrijf haar technologie in licentie geven om andere soorten bomen indoors te kweken, met name mediterrane fruitbomen zoals citroenen, vijgen en druiven. "Wij geloven dat we de manier waarop mensen denken over het indoors kweken van bomen kunnen veranderen. Het gaat niet alleen om kleinschalige gewassen zoals zachtfruit of paprika's. We hebben al een kleine "boomgaard" met lime- en citroenbomen als bewijs van het concept. Citrusbomen gedijen goed in AeroStemixTM."
Terwijl het bedrijf zich nog in de initiële commercialisatiefase bevindt, is AmerStem actief op zoek naar investeerders en partners om de activiteiten uit te breiden. "Ik heb er alle vertrouwen in dat ons IP-beschermde proces snel de tractie zal krijgen die het verdient. Hoewel er veel geld te verdienen valt, is dat niet het enige doel. We willen een verschil maken. We willen oplossingen bieden voor de meest urgente gezondheidsproblemen in de wereld. Bovendien willen we ervoor zorgen dat de saponinen die we produceren worden gebruikt om effectieve vaccins toegankelijk te maken, vooral in regio's waar ziekten als malaria en tuberculose de bevolking blijven teisteren."
Voor meer informatie:
Dr. Rocio Honigmann, CEO
AmerStem Inc.
[email protected]
www.amerstem.com