De eiwitten die nodig zijn om farmaceutische producten als vaccins en antilichamen te maken, zijn doorgaans van dierlijke oorsprong. De Gentse start-up SwiftPharma komt nu met een baanbrekend alternatief van farma crops: mini-tabaksplantjes die - via het principe van vertical farming – gebruikt worden als mini-bioreactoren voor het produceren van eiwitten. Dat vraagt om nadere toelichting van co-founder en Chief Science Officer Jeroen Hofenk. “Onze ambitie? Zo snel mogelijk van niche naar mainstream gaan.”

Pionierswerk

Vertical farming is in opmars en toont een mooie groeiprognose, maar dat betekent ook dat er nog veel braakliggend terrein is. “Nu ligt de focus er vooral op het telen van food crops, en ligt de focus op vertical farming voor het produceren van therapeutische eiwitten in planten slechts bij een handvol biotechnologie bedrijven wereldwijd”, zegt Jeroen Hofenk. “Daarom focussen wij met SwiftPharma specifiek op farma crops: gewassen die kunnen ingezet worden in de farmaceutische industrie.”

“De belangrijkste motivatie om SwiftPharma op te richten was om animal-free proteins te ontwikkelen, terwijl het verticale principe ons toelaat om aan duurzame landbouw te doen - zonder pesticiden, fungiciden of herbiciden. En bovendien op een kostenbesparende manier: het waterverbruik ligt 95 procent lager dan bij traditionele landbouw. Dat alles biedt ons ook het voordeel om er een pionier in te zijn en dus te kunnen uitblinken.”

Overkoepelende people’s guy

“De afgelopen tien jaar heb ik vanuit mijn eigen R&D-vennootschap onderzoek gedaan naar de optimalisatie, schaalbaarheid en betaalbaarheid van het winnen van eiwitten uit tabaksplanten”, gaat Hofenk verder. “Vandaag is het concept voldoende gematureerd om enkele van onze innovaties te commercialiseren en zijn we klaar om de productie op te starten - niet alleen voor eigen productontwikkeling, maar ook voor derden - vanuit de specifiek daartoe opgerichte nieuwe vennootschap SwiftPharma die ik run met twee oudere co-founders, samen goed voor meer dan 70 jaar ervaring in de biomedische sector.”

De planten kunnen volgens een bepaald schema ingezaaid worden, zodat we elke week een oogst hebben

Jeroen Hofenk focust als Chief Science Officer op R&D, Johan Van Havermaet staat als COO in voor het operationele luik en de businessontwikkeling, terwijl Christian Deprez als CEO de overkoepelende people’s guy is. “Binnen de zes maanden zou ons nieuwe state-of-the-art moleculaire laboratorium in Wondelgem volledig operationeel moeten zijn, net als het vertical farming-gedeelte”, zegt eerstgenoemde. “Met als bedoeling om er op jaarbasis op 800 vierkante meter 6,5 miljoen tabaksplanten op te kweken, wat het equivalent is van vierhonderd miljoen vaccins – één plantje kan 25 tot 75 vaccins genereren.”

“We doen dat in het gesloten systeem dat ontwikkeld werd door Urban Crop Solutions. Het unieke aan dit bench-carrousel systeem is dat het ons toelaat om volledig geautomatiseerd en in compartimenten te werken. Planten kweken in vier lagen zorgt zo ook voor de nodige consistentie. De planten kunnen volgens een bepaald schema ingezaaid worden, zodat we elke week een oogst hebben.”

Slechts het beginpunt

Dat alles is trouwens nog maar het beginpunt, benadrukt Chief Science Officer van SwiftPharma. “In 2024 starten we met de eerste bouwfase van het project Biotopia, een wetenschapspark in het Canadese Ontario, waarin onze technologie een hoofdzakelijk onderdeel zal vormen. Tegen 2028 willen we dit project volledig uitgerold hebben. Het zou dan ongeveer 120.000 vierkante meter aan ontwikkeling beslaan – allemaal in het teken van oplossingen voor de problemen van morgen.”

Wat wij eigenlijk willen, is zo snel mogelijk van niche naar mainstream gaan. Maar dat is om verschillende redenen niet evident

“Wat wij eigenlijk willen, is zo snel mogelijk van niche naar mainstream gaan. Dat is om verschillende redenen echter niet evident: ongeveer 80 procent van alle therapeutische eiwitten, zoals bijvoorbeeld antilichamen, wordt nog steeds in dierlijke cellen geproduceerd. Dat heeft zijn voordelen, maar schaalbaarheid en prijs zijn daar geen van.”

Griepvaccins worden sinds zo’n 70 jaar hoofdzakelijk geproduceerd in kippeneieren, en voor vele industriële toepassingen worden gisten en/of bacteriën gebruikt, aldus Hofenk. “Die laatste zijn echter inflexibel en gaan gepaard met een hogere productiekost. Tel daarbij op dat plant-expressieplatformen slechts 0,01 procent van de totale productie-industrie omvatten - ook al bestaat het principe intussen een 40-tal jaar - en je weet dat er nog heel veel werk is aan de winkel om planten van een nichestatus naar mainstream te brengen.”

Vlnr: Christian Deprez, Jeroen Hofenk en Maarten Vandecruys (Urban Crop Solutions)

Fight or flight-principe

Omdat eiwitten in zoveel andere applicaties nodig zijn - van collageen in biomedische toepassingen tot het gebruik van enzymen in de productie van wasmiddelen - kunnen planten ook ingezet worden als volwaardig, diervrij, en kostenreducerend productie-alternatief. “Een eerste disruptieve innovatie van SwiftPharma is bijvoorbeeld de productie van ‘human-identical’ collageen die onze planten produceren, in plaats van ze te extraheren uit dierlijke bronnen zoals dat vandaag de dag nog steeds gebeurt. Vandaag de dag hecht de consument veel meer waarde aan duurzame alternatieven. Met onze technologie kunnen we aan die vraag voldoen; we maken de shift van cruelty-free naar animal-free.”

Vandaag de dag hecht de consument veel meer waarde aan duurzame alternatieven. Met onze technologie kunnen we aan die vraag voldoen; we maken de shift van cruelty-free naar animal-free

Maar waarom dan met tabaksplanten, die - met onze beperkte kennis van moleculaire biologie - toch niet de beste reputatie hebben, gezien de eindproducten die ze genereren? Hofenk nuanceert meteen door te verduidelijken dat het niét om de plant gaat waar rookwaren uit gewonnen worden. “Onze mini-tabaksplantjes produceren zelfs geen nicotine. Eigenlijk moet je ze zien als het equivalent van de laboratoriumrat omdat ze heel toegankelijk zijn voor het ontvangen van virussen en bacteriën. De reden daarvoor is dat de plant honderden jaren geleden van Oceanië naar Europa werd gebracht en daar met een heel ander klimaat werd geconfronteerd. De reactie van de plant was om zijn immuunsysteem op te offeren om te kunnen overleven.”

“Dat geeft ons de mogelijkheid de plant te gebruiken als bioreactor, door die als het ware te foppen: de eiwitten die wij geproduceerd willen zien, introduceren we in de plant via een artificieel plantvirus dat ons toe laat de hele plant systemisch te infecteren. Dat virus brengen we in de plant via een bacterie die werkt als een soort paard van Troje door zijn ‘genetische payload’ te lossen in de cellen van onze planten”, legt Hofenk uit.

“De plant gaat hierdoor een zestal dagen ons eiwit produceren. Wanneer de plant dat doorheeft en ‘zelfmoord’ wil plegen, is het al te laat, want tegen dan wordt ze geoogst. Het resultaat is, na zeven dagen, een opgezuiverd eiwit volgens farmaceutische standaarden. Dat is heel snel, wat zeker in het geval van vaccins een enorme troef is. Life changing en life saving zelfs, als je weet dat het anders zes tot acht maanden duurt om een vaccin te kunnen produceren en bij de bevolking te krijgen.”

Betaalbare kweekmedia

“Maar zoals gezegd spelen naast schaalbaarheid, kostreductie en snelheid ook duurzaamheid en de uitschakeling van dierlijke componenten een belangrijke rol in ons bedrijf”, gaat Hofenk verder. “Niet alleen elimineert ons plantproductieplatform het risico op besmetting geassocieerd met dierlijk en/of menselijk serum, maar ook de zuiverheid en eenvoud van de kweekmedia biedt kansen op vlak van kostenbesparing.”

“De paradigmashift van dieren naar planten is overigens hard nodig: in 2040 zou een derde van het vlees op ons bord los van dieren kunnen worden gekweekt, waardoor de belangrijkste bronnen van CO2-uitstoot en watervervuiling drastisch worden verminderd. Meteen wordt daarmee ook de vraag beantwoord hoe we een wereldbevolking van negen miljard mensen kunnen voeden: door betaalbare kweekmedia in te zetten die in grote hoeveelheden beschikbaar zijn. En laat dat nu net hetgeen zijn wat wij met onze technologie aan het doen zijn”, aldus Hofenk.

Iedereen wint

Om die reden werd de Gentse start-up geselecteerd om deel te nemen aan 50 Leaders of Change, een documentaire over het toekomstige mondiale bedrijfsleven, de richting van de internationale handel, de aard van bedrijfsmodellen en de bedrijven die de weg wijzen naar de wereld van morgen.

Ik denk dat wij onszelf gerust een leader of change mogen noemen

“Ik denk dat wij onszelf gerust een leader of change mogen noemen, vooral omdat wij met onze technologie voor die paradigmashift kunnen helpen zorgen op vlak van duurzaamheid voor food systems, menselijke gezondheid en planeet”, zegt Hofenk met gepaste trots. “Iedereen wint!”

“Om er even de cijfers bij te halen: een gemiddeld kweekvleesbedrijf gebruikt ongeveer 140.000 liter media om 10.000 kilogram vlees te produceren. Wij kunnen met 20 miljoen planten per maand ongeveer 525.000 liter aan kweekmedia produceren, aan een fractie van de kost bovendien: tien keer lager anno 2022 en tegen 2026 zelfs duizend keer lager.”