Promotie P. (Peter) Bults

Pharmacokinetics and biotransformation of biopharmaceuticals

Farmacokinetiek en biotransformatie van biofarmaceutica

Vergeleken met de kwantitatieve bioanalyse van de traditionele kleine moleculen als geneesmiddel, is het meten van de concentraties van therapeutische eiwitten (biofarmaceutica) niet eenvoudig, vooral vanwege hun grootte en structurele complexiteit. Van oudsher worden hiervoor ligand-binding assays (LBA’s) gebruikt. Om de nadelen hiervan te omzeilen is er in de afgelopen tien jaar veel aandacht besteed aan de ontwikkeling van vloeistofchromatografie met massaspectrometrische detectie (LC-MS) als een alternatieve meetmethode voor biofarmaceutica in complexe biologische monsters. Deze technologie is al meer dan 25 jaar de hoeksteen van de bioanalyse van kleine moleculen en, met enige aanpassingen, ook geschikt voor het meten van eiwitconcentraties. Bults heeft als doel om met zijn promotieonderzoek een bijdrage te leveren aan het veld van de analyse van biofarmaceutica door enkele aspecten van eiwitkwantificering nader te onderzoeken.

In tegenstelling tot de situatie voor kleine moleculen als geneesmiddel is de biotransformatie van biofarmaceutica een grotendeels onontgonnen terrein. Hoewel veel aandacht wordt besteed aan (het voorkómen van) degradatie en structurele veranderingen van deze eiwitten in farmaceutische formuleringen is er vrijwel niets bekend over wat er in het lichaam gebeurt als zo’n geneesmiddel wordt toegediend aan een patiënt. Een belangrijke reden hiervoor is het feit dat het zo goed als onmogelijk is om met een LBA biotransformatie te onderzoeken, aangezien deze techniek geen onderscheid maakt tussen de onveranderde en de omgezette vormen van het geneesmiddel. Door het toenemende gebruik van LC-MS voor eiwitkwantificering wordt het steeds duidelijker dat biofarmaceutica ook in vivo chemische en enzymatische reacties ondergaan. Vanuit farmacologisch oogpunt kan dit betekenen dat de activiteit van het geneesmiddel verandert. In zijn proefschrift laat Bults op basis van LC-MS zien dat biotransformatie in het lichaam inderdaad optreedt bij twee veelgebruikte biofarmaceutica voor de behandeling van borstkanker, trastuzumab en pertuzumab, en dat de werkzaamheid van in elk geval trastuzumab hierdoor ook afneemt.

Tot nu toe worden de meeste LC-MS methoden voor eiwitten uitgevoerd met triple-quadrupole massaspectrometrie na digestie en verdere monsteropwerking. Dit type massaspectrometrie heeft unit-mass resolutie en het gebruik voor eiwitkwantificering is eigenlijk een uitbreiding van de typische aanpak voor het meten van kleine moleculen. Er is verder weinig kennis over de kwantitatieve mogelijkheden van hoge-resolutie massaspectrometrie (HRMS) voor biofarmaceutica. Vanwege de hoge massa-accuraatheid wordt HRMS veel gebruikt voor kwalitatieve doeleinden, zoals structuuropheldering of -bevestiging van zowel kleine als grote moleculen, maar het biedt ook mogelijkheden voor kwantitatieve analyse. Bults toont in zijn proefschrift aan de hand van methoden voor humaan groeihormoon (een geneesmiddel voor groeistoornissen) aan dat het kan worden gebruikt als alternatieve detectietechniek voor eiwitanalyse na digestie en dat het dan een betere selectiviteit kan geven dan unit-mass MS. Tevens laat hij zien dat er ook intacte eiwitten mee kunnen worden gekwantificeerd, wat vrijwel onmogelijk is op een triple-quadrupole instrument.

CV Peter Bults

Peter Bults (1977) studeerde Analytische Chemie aan de Hogeschool Drenthe. Daarna was hij werkzaam, eerst als technician en later als scientist, op het bioanalytische laboratorium van ICON te Assen. Zijn promotieonderzoek vond plaats op de faculteit Analytische Biochemie aan de Rijksuniversiteit Groningen. Daarna zal hij zijn werkzaamheden vervolgen als scientist bij ICON. De titel van zijn proefschrift luidt: Pharmacokinetics and biotransformation of biopharmaceuticals. By liquid chromatography with unit-mass and high-resolution mass spectrometric detection.

Promotores Prof.dr. N.C. van der Merbel en Prof.dr. R.P.H. Bischoff