Biohacker mit Diabetes stellen ihr eigenes Insulin her

Diabetes ist eine strafbar teure Krankheit. In einem Lagerhaus in Oakland machen Wissenschaftler DIY.

David Anderson pipettiert Hefe unter eine Laborabzugshaube, die von Graffiti umgeben ist. Aus einem Becherglas extrahiert er eine winzige Menge des mikroskopisch kleinen Pilzes und überträgt ihn in ein Reagenzglas, das er dann in einer Zentrifuge dreht, um die Proteine ​​vom Rest der Brühe zu trennen. Am nächsten Tag wird er die Proteinmischung in ein elektrisch geladenes Gel injizieren, und wenn alles gut geht, wackelt das kleinste Protein nach vorne und identifiziert sich als Insulin.

Anderson ist kein Biochemiker; Er studierte nicht einmal Naturwissenschaften am College. Er ist Teil des Open Insulin Project, eines Biohacker-Kollektivs, das versucht, das lebensrettende Medikament zu produzieren und es kostenlos oder in der Nähe von Menschen mit Diabetes zur Verfügung zu stellen.

Insulin ermöglicht es den Körperzellen, die im Blut zirkulierende Glukose als Brennstoff zu verwenden. Menschen mit Typ-1-Diabetes produzieren nicht genug Insulin, während Menschen mit Typ-2-Diabetes dagegen resistent geworden sind. Ohne ausreichend Insulin leiden Menschen unter hohem Blutzucker oder Hyperglykämie, die auf lange Sicht Herzkrankheiten, Schlaganfall, Nierenerkrankungen und Nervenschäden verursachen können. In schweren Fällen von Insulininsuffizienz tritt eine Ketoazidose auf, bei der die Leber zu viele Ketone ins Blut abgibt, wodurch das Blut sauer wird und möglicherweise zum Tod führt.

"Für Menschen mit Typ-1-Diabetes ist Insulin genauso notwendig wie Sauerstoff", sagt Dr. Irl Hirsch, der Lehrstuhl für Diabetesbehandlung und -unterricht an der University of Washington.

Diabetes ist die teuerste Krankheit in den Vereinigten Staaten geworden und verursacht jährliche Kosten für die Gesundheitsversorgung in Höhe von 327 Mrd. USD, von denen 15 Mrd. USD auf Insulin zurückzuführen sind. Und die Kosten für Insulin steigen weiter: Von 2002 bis 2013 hat sich der Preis verdreifacht und sich zwischen 2012 und 2016 fast verdoppelt. So kostete 1996 eine Durchstechflasche mit Humalog, einem von Eli Lilly hergestellten Standardinsulin, 21 USD. Heute liegt der Listenpreis bei 324 US-Dollar, was einer Steigerung von mehr als 1.400% entspricht. Ohne Versicherung können sich die Kosten für die Diabetesversorgung auf mehrere Tausend Dollar pro Monat belaufen. Infolgedessen haben 25% der 7,4 Millionen Amerikaner mit Insulin begonnen, das Medikament zu rationieren, was zu tödlichen Konsequenzen führen kann.

Links: Open Insulin-Gründer Anthony DiFranco ist der Ansicht, dass eine mögliche Lösung für die Insulinpreiskrise darin besteht, Patienten und Krankenhäusern die Möglichkeit zu geben, das Medikament selbst herzustellen. Rechts: David Anderson, Michael Arent und Anthony DiFranco diskutieren auf dem zweiwöchentlichen Meeting von Open Insulin über Logistik.

Open Insulin hofft, dies zu ändern. Die Gruppe wurde 2015 von Anthony Di Franco, einem Informatiker mit Typ-1-Diabetes und langjährigem Mitglied der kalifornischen Hacker-Szene, gegründet. Zu dieser Zeit war Di Franco über einen Arbeitgeber gut krankenversichert, sodass die Kosten für Insulin nicht unerschwinglich waren. Das Problem wurde jedoch zwei Jahre später persönlich, als er sich für die Graduiertenschule einschrieb und es gab eine vorübergehende Lücke in seiner Berichterstattung. Er bezahlte letztendlich 2.400 Dollar aus eigener Tasche für einen Monat Proviant, deutlich mehr als sein monatliches Stipendium von 1.600 Dollar als Doktorand.

Er und seine Mitarbeiter sind der Ansicht, dass eine Lösung für die Preiskrise darin besteht, Patienten und Krankenhäusern die Möglichkeit zu geben, selbst Insulin herzustellen. Die Gruppe arbeitet in Counter Culture Labs im angesagten Stadtteil Temescal in Oakland. Der Raum fühlt sich an wie ein Ort, den ein anarchischer Chemiker eingerichtet hätte. An den Sparren hängen riesige Kürbisse, und an der Unisex-Badezimmertür kritzeln Witze, die anti-polizeiliche Gefühle mit Witzen von The Simpsons 'Sideshow Bob verbinden. Bei einem kürzlichen Treffen trank eine Frau Wasser aus einem Urinprobenbecher. (Es war früher ungenutzt.) Aber es gibt auch drei Labortische mit High-Tech-Geräten sowie Becher, Pipetten und Chemikalien, die größtenteils aus zweiter Hand gespendet oder gekauft wurden.

"Wenn wir dieses Zeug mit einem Budget von 10.000 USD pro Jahr in unserem Labor herstellen können, sollte es auf keinen Fall so viel kosten", sagt Thornton Thompson, ein Molekularbiologe, der Teil von Open Insulin ist. "Eines der großen Ziele des Projekts ist es, dies zu demonstrieren."

Wissenschaftler stellen Insulin her, indem sie ein Gen, das für das Insulinprotein kodiert, in Hefe oder Bakterien einfügen. Diese Organismen werden zu kleinen Biofabriken und beginnen, das Protein auszuspucken, das dann geerntet, gereinigt und in Flaschen abgefüllt werden kann. Wissenschaftler von Genentech waren die ersten, die 1979 auf diese Weise Insulin aus dem Bakterium E. coli synthetisierten. Seitdem wenden Arzneimittelhersteller diese Methode an.

Open Insulins Ziel ist die Entwicklung eines ähnlichen Verfahrens zur Herstellung von Insulin, das keine Patente verletzt und öffentlich zugänglich gemacht werden kann. Die Gruppe hatte einen guten Start und sammelte im November 2015 durch eine Crowdfunding-Kampagne 16.000 US-Dollar. Letztendlich gelang es ihnen jedoch nicht, das Protein aus E. coli herzustellen. Nach anderthalb Jahren verschrotteten sie die Arbeit und wechselten zu Hefe.

Der französische Biochemiker Yann Huon de Kermadec stieß zu dieser Zeit zu der Gruppe und übernahm den Herstellungsprozess. In den letzten 18 Monaten hat er das richtige Insulingen erhalten, es in die Hefe-DNA eingefügt und kleine Mengen des Insulinproteins produziert. Bisher waren die Ausbeuten jedoch zu gering, um gereinigt zu werden. Deshalb experimentieren er und sein Laborassistent Anderson mit verschiedenen Hefekolonien, um zu prüfen, ob sie den Ertrag steigern können. Wenn sie Erfolg haben, werden sie die letzten Schritte zur Reinigung und zum Testen des Proteins durchlaufen. Sobald sie sicher sind, dass das, was sie tatsächlich produziert haben, reines Insulin ist, wird Di Franco als erstes Meerschweinchen der Gruppe fungieren und sich dieses injizieren, wie er es mit seinen normalen Medikamenten tun würde. Schließlich hofft Di Franco, das Insulin, das er aus der Apotheke erhält, gegen eine Lieferung von de Kermadec und Anderson auszutauschen.

David Anderson arbeitet mit der Hefe unter einer Laborabzugshaube, die von Graffiti umgeben ist.

"Es ist kein neues Medikament, bei dem man nicht wirklich weiß, was es tut", sagt Di Franco. "Dies ist ein Medikament, von dem wir bereits wissen, was es bewirkt, und wir müssen nur sehen, ob wir es richtig gemacht haben."

In vielerlei Hinsicht kehrt der Ehrgeiz der Open Insulin-Gruppe zu den Absichten der ursprünglichen Entdecker des Arzneimittels zurück. 1923 verkauften Frederick Banting, Charles Best und James Collip das Patent für Insulin an die Universität von Toronto für jeweils 1 USD, weil sie der Ansicht waren, dass ein derart wichtiges Arzneimittel jedem zur Verfügung stehen sollte, der es benötigte.

Die ursprünglichen Patente für das Insulinmolekül sind längst abgelaufen, aber Patente für Teile des Produktionsprozesses - eine Strategie, die bekanntermaßen von Pharmaunternehmen angewendet (und wohl auch missbraucht) wurde - bleiben bestehen, weil Pharmaunternehmen ihre Herstellungsverfahren ständig weiterentwickeln. Die meisten heute verkauften Insuline sind synthetische Analoga, die länger halten oder schneller wirken. Dies ist ein Grund, warum die Kosten für Insulin in die Höhe geschossen sind. Diese Änderungen haben Generika-Hersteller am Markteintritt gehindert. Eli Lilly hat kürzlich angekündigt, eine eigene Generika-Version von Humalog zum halben Preis herauszubringen. Ohne die Konkurrenz eines speziellen Generika-Herstellers dürften die Kosten jedoch in nennenswerter Zeit nicht wesentlich sinken.

Eine Hefekultur von 10 Litern kann Insulin für 10.000 Menschen produzieren, und die Startkosten könnten nur 1 US-Dollar pro Person betragen.

"Aus logistischer Sicht rechtfertigt keines dieser Dinge den erhöhten Preis", sagt Thompson. „Die Technologie ist im Grunde die gleiche wie in den letzten 30 bis 40 Jahren. Aber anstatt der typischen Marktlogik eines Generikums [Insulins], das die Dinge billiger macht, haben wir diesen immergrünen Effekt, bei dem die Pharmaunternehmen diese geringfügigen Änderungen am Medikament vornehmen, um das Patent zu verlängern. “

Die Insulinkosten sind jedoch nicht überall hoch. In Spanien beispielsweise kostet Insulin etwa 6 US-Dollar. Die Pharmaunternehmen, die Insulin anbieten, behaupten, die komplexen US-amerikanischen Versicherungssysteme würden den Preis in die Höhe treiben. Insbesondere geben sie den pharmazeutischen Leistungsmanagern die Schuld, den Mittelsmännern, die als Vermittler für Pharmaunternehmen und Krankenversicherer fungieren. Vertreter der drei wichtigsten Insulinhersteller - Eli Lilly, Sanofi und Novo Nordisk - sagten kürzlich vor dem Kongress aus, dass der Listenpreis des Arzneimittels aufgrund der Gutscheine und Rabatte, die sie den Leistungsmanagern gewähren, überhöht sei, die diese Einsparungen dann weitergeben an die Krankenkassen. Infolgedessen liegt der Nettopreis des Arzneimittels - was die Versicherungsgesellschaften tatsächlich zahlen - weit unter dem Listenpreis.

"Es ist ein sehr verzerrtes System", sagt Dr. Mariana Socal, Wissenschaftlerin an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. "Der Hersteller gibt bekannt, dass er beispielsweise 500 US-Dollar in Rechnung stellt. Sie haben den Preis sehr, sehr hoch angesetzt, obwohl sie behaupten, dass sie am Ende des Tages 200 US-Dollar erhalten. Also, was ist los? Warum müssen Sie sagen, dass es 500 US-Dollar kostet, wenn Sie bereit sind, nur 200 US-Dollar zu zahlen? Was passiert mit den anderen 300 US-Dollar? "

Socal sagt, dass das Rabattgeld zwischen den Versicherungsträgern und den Leistungsverantwortlichen aufgeteilt wird und die Patienten keine Ersparnisse sehen. Wenn Sie nicht versichert sind, zahlen Sie den Listenpreis und nicht den niedrigeren Nettopreis. Wenn Sie versichert sind, aber einen Selbstbehalt haben, müssen Sie das Medikament zum Listenpreis kaufen, bevor Ihre Versicherungsgesellschaft eintritt. Selbst bei vollem Versicherungsschutz beträgt die Zuzahlung für das Medikament noch einen Prozentsatz des höheren Listenpreises , nicht der günstigere Nettopreis.

"Es ist ein sehr kompliziertes Hin und Her von Geld, das für den Begünstigten, den Insulinkonsumenten, mit einem sehr geringen, wenn überhaupt, Wert geschieht", sagt Socal. "Es ist absurd."

Gegenwärtig gibt es mehrere Klagen, in denen die drei Pharmaunternehmen wegen Preisabsprachen angeklagt werden. Eine Sammelklage behauptet, Eli Lilly, Sanofi und Novo Nordisk hätten in den letzten 20 Jahren den Listenpreis für Insulin im Gleichschritt erhöht. Und sie unter Verstoß gegen das Gesetz über von Racketeer beeinflusste und korrupte Organisationen zu stellen.

„Die Interessen der Unternehmen, die das Arzneimittel herstellen, und die Interessen der Patienten sind sehr unterschiedlich“, sagt Di Franco. „Das Unternehmen möchte das tun, was am rentabelsten ist, und es ist in vielerlei Hinsicht dazu verpflichtet. Und das ist selten das Beste für Patienten. “

Open Insulin hat verschiedene Ideen, wie es mit dem Rezept umgehen soll, wenn es einmal perfektioniert ist. Eine Möglichkeit besteht darin, das Insulin selbst zu produzieren und zu vertreiben, obwohl sie sofort Probleme mit der US-amerikanischen Zulassungsbehörde FDA (Food and Drug Administration) bekommen würden, die neben der Bewertung neuer Medikamente auch die Arzneimittelherstellung überprüft und überwacht. Insbesondere gibt es keine Vorschriften für die Einnahme von Medikamenten, die Sie selbst herstellen. Open Insulin geht daher nicht davon aus, dass sie Probleme bekommen, wenn Di Franco ihre Vorräte testet.

Eine andere Option, auf die sich die Gruppe mehr freut, besteht darin, das Rezept als Open-Source-Lösung anzubieten und es Krankenhäusern und anderen patientenorientierten Gruppen zur Verfügung zu stellen, die das Insulin selbst herstellen könnten.

"Wir sind mittel- und langfristig daran interessiert, Netzwerke von Produktions- und Vertriebszentren zu organisieren, die nach einem grundlegend anderen Modell arbeiten", sagt Thompson. „Wir möchten Partnerschaften mit Krankenhäusern, freien Kliniken, Patientenorganisationen und Diabetes-Gruppen eingehen. Was wäre, wenn Sie ein kleines Produktionszentrum im hinteren Teil eines Krankenhauses errichten könnten? “

Einige Experten, die für diesen Artikel konsultiert wurden, äußerten bedeutende Sicherheitsbedenken in Bezug auf diesen Ansatz.

„Ich denke, die Preise für die Medikamente sind ungeheuerlich, und wir wissen, dass die Unternehmen ihre Preiserhöhungen konsequent umgesetzt und die Öffentlichkeit unter Druck gesetzt haben. Aber ich glaube nicht, dass die Antwort darin besteht, Ihre Medikamente herzustellen “, sagt Dr. Eric Topol, Vorsitzender für innovative Medizin und Executive Vice President am Scripps Research Institute. „Es gibt so viele Dinge, die dabei schief gehen können: die Sterilisation, die Wirksamkeit, die Sicherheit. Es ist hier wie Murphys Gesetz. Dies sind starke Medikamente, die schwerwiegende Nebenwirkungen haben können. Ich sehe nur nicht, dass dies ein sicherer oder praktischer Weg ist. "

Stattdessen schlägt Topol vor, dass die Menschen andere subversive Mittel anwenden, wie den Kauf ihrer Medikamente in Kanada oder Mexiko. Mehrere Patientengruppen haben damit begonnen, heimliche Flüge nach Kanada durchzuführen, um Insulin billig zu kaufen.

Die regulatorischen Probleme mit der Open-Source-Produktionsoption sind noch gravierender, da die FDA jeden Standort überprüfen und genehmigen müsste. Open Insulin befindet sich bereits in Gesprächen mit Anwälten und Beratern, falls sie in diese Richtung abweichen.

Wissenschaftler stellen Insulin her, indem sie ein Gen, das für das Insulinprotein kodiert, in Hefe oder Bakterien einfügen. Diese Organismen werden zu kleinen Biofabriken und spucken das Protein aus, das dann geerntet und gereinigt werden kann.

"Aus wirtschaftlicher Sicht ist es meiner Meinung nach viel besser, dies dezentral zu tun", sagt Di Franco. "Eine sehr kleine Investition von jedem Patienten könnte die Bedürfnisse des Patienten erfüllen und Insulin für jeden, der es mit dieser Art von Technologie benötigt, nahezu kostenlos machen."

Die Anlaufkosten sind nicht unerheblich. Open Insulin schätzt, dass mindestens 10.000 US-Dollar erforderlich sind, um die Geräte einschließlich Pumpen, Rohrleitungen, pH- und Sauerstoffsensoren sowie eines Sterilisationssystems für die Produktion von Insulin in großem Maßstab zu erwerben. Sobald das System jedoch betriebsbereit ist, müssen Sie die Hefe nur noch mit Zucker und Wachstumsmedium versorgen, was so gut wie nichts kostet. Und eine Hefekultur von 10 Litern kann genug Insulin für 10.000 Menschen produzieren. Basierend auf diesen groben Berechnungen schätzt Di Franco, dass eine Insulinfabrik für 10.000 Menschen mit einer Anfangsinvestition von nur 1 USD pro Person geschaffen werden könnte.

Hirsch, der Diabetesexperte der University of Washington, ist ebenso wie Topol besorgt. Er sagt, dass es sehr schwierig sein kann, Insulin herzustellen, seine Qualität sicherzustellen und die richtige Dosierung zu finden. "Angesichts der Tatsache, dass Unternehmen, die dies für ihren Lebensunterhalt tun, Schwierigkeiten haben, die Anforderungen der FDA zu erfüllen, fällt es mir schwer zu glauben, dass dies in ihrer Garage oder in ihrer Badewanne möglich ist", sagt er. "Es geht darum, dass jemand dies in seinen Körper injiziert."

Thompson räumt ein, dass die Ausführung des Rezepts schwierig sein kann, behauptet jedoch, dass dies möglich ist. "Ich behaupte nicht, dass es so einfach ist, das jeder es einfach in seinem Garten machen kann. Wenn du es nicht richtig machst, kannst du es wirklich versauen, Medizin zu machen, und Menschen können verletzt werden “, sagt er. "Das ist wirklich wichtig für die Kommunikation. Aber wir wissen, wie es geht. Wir wissen seit langem, wie man es als Gesellschaft macht. "

Jean Peccoud, der Lehrstuhl für Synthetische Biologie an der Colorado State University, der über das Projekt geschrieben hat, ist optimistischer. "Viele der Teile fehlen, und ich weiß nicht, wie die Lösung aussieht, aber es ist nicht unvernünftig, darüber nachzudenken, sie zu entwickeln", sagt er. "Die Technologie soll es ermöglichen, ein wenig über den Tellerrand hinaus zu denken."