Capire come le proteine ​​si aggregano è essenziale nei moderni prodotti farmaceutici. Quando queste minuscole particelle si aggregano, possono alterare l'efficacia sia dei vaccini che dei farmaci, soprattutto molti dei nuovi, formulazioni popolari derivate da anticorpi monoclonali. Nonostante la sua importanza, l'industria deve ancora trovare un efficace, modo su larga scala per misurare con precisione l'aggregazione delle particelle. Un nuovo materiale di riferimento, rilasciato oggi dal National Institute of Standards and Technology (NIST), mira a risolvere questo problema proteico con l'aiuto di un meraviglioso materiale traslucido che viene spesso utilizzato sui tetti degli stadi.

I farmaci biologici vengono prescritti oggi per un'ampia varietà di disturbi e malattie, compreso il cancro, psoriasi, colite e artrite reumatoide. A differenza dei farmaci convenzionali, i biologici sono pieni di proteine ​​viventi. Queste proteine ​​possono aggregarsi durante la produzione, spedizione, o deposito. Gli scienziati vorrebbero un modo per sapere quando ciò accade perché tali particelle proteiche possono causare risposte immunitarie indesiderate, così per anni, hanno cercato di creare un "materiale di riferimento" che potesse aiutare con l'assicurazione della qualità e la calibrazione dello strumento.

Il sistema immunitario di un corpo è progettato per riconoscere virus e batteri di dimensioni comprese tra 10 nanometri e 10 micrometri. I grumi di proteine ​​che possono formarsi nei farmaci biologici hanno spesso le stesse dimensioni, che può essere problematico.

"Se metti qualcosa nel corpo che rientra nella stessa gamma di dimensioni, potenzialmente solleva una bandiera rossa per il corpo, " ha spiegato lo scienziato del NIST Dean Ripple. "A volte è desiderabile. Nel caso di molti vaccini, crei intenzionalmente particelle o aggiungi particelle raggruppate in modo che il corpo dica, 'Oh, Ho davvero bisogno di prestare attenzione a ciò che mi è stato appena iniettato.' Provoca una risposta immunitaria positiva".

Ma quando si lavora con un prodotto farmaceutico, Ripple ha aggiunto, "vuoi intrufolarti silenziosamente nel corpo e non far scattare gli allarmi del sistema immunitario. Non vuoi che il prodotto farmaceutico sembri un invasore".

Sia nei vaccini che nei farmaci biologici, sarebbe utile poter misurare in modo rapido e preciso le aggregazioni. Il metodo più diffuso utilizza la luce per identificare le particelle misurando il modo in cui diffondono o assorbono un raggio di luce che passa attraverso il campione. Un rivelatore misura i cambiamenti nell'intensità del raggio come particelle in un flusso di campione che scorre attraverso il raggio. Una maggiore riduzione dell'intensità della luce significa che nel campione è presente una particella più grande. Un altro metodo utilizza un microscopio che cattura le immagini di un campione che scorre e identifica automaticamente le particelle nelle immagini.

Sfere di polistirolo, realizzato con lo stesso materiale utilizzato nei refrigeratori da spiaggia e nel confezionamento delle noccioline, sono tipicamente usati per calibrare strumenti, essenzialmente aiutando a insegnare alla macchina automatizzata che aspetto hanno le particelle. Le sfere di polistirolo sono disponibili in varie dimensioni e sono ampiamente disponibili. Ma sono di forma estremamente regolare, a differenza delle particelle proteiche, che tendono ad essere irregolari e ciuffi. Il polistirene rifrange anche, o si piega, luce abbastanza forte, mentre le particelle proteiche causano una rifrazione molto più debole.

Una squadra del NIST, guidato da Ripple, ha iniziato a lavorare per risolvere questo problema di misurazione dell'aggregazione dopo che la Food and Drug Administration lo ha identificato come un problema nello sviluppo di nuovi farmaci biologici.

Il team ha preso in considerazione molti sostituti delle sfere e delle perline prima di trovare ispirazione da una fonte sorprendente:l'edilizia, dove un prodotto chiamato etilene tetrafluoroetilene (EFTE) è diventato uno dei preferiti dagli architetti che amano la sua resilienza e il modo in cui può essere splendidamente retroilluminato per scopi estetici. Diversi nuovi stadi sportivi, compreso quello usato dai Minnesota Vikings, sono vestiti con l'EFTE e sono illuminati con i colori della squadra nei giorni di gioco. Ripple si chiedeva se potesse danneggiarlo in un modo molto controllato che avrebbe trasformato piccole particelle di EFTE in un nuovo, dimensioni e forma utili.

"Dopo aver esaminato la roba, mi sono ritrovato a dire, proviamo a fare qualcosa con questo noi stessi. Ho portato della carta vetrata solitamente usata per progetti di hobby e ho indossato dei guanti di nitrile e ho iniziato a strofinare un campione di EFTE con la carta finché non ne abbiamo avuto abbastanza con cui giocare al microscopio, " lui dice.

Quello che il team ha scoperto è che il robusto, le particelle rifrattive alla luce divennero sottili e aggrovigliate nella forma, molto simili alle particelle proteiche.

Fin dal primo tentativo, Il NIST ha ampliato e formalizzato il processo di produzione e sviluppato un materiale di riferimento che chiunque può acquistare sia per applicazioni di ricerca che di produzione. Inoltre, un'azienda privata sta iniziando la produzione su larga scala di particelle di EFTE abrase per l'uso nell'industria biofarmaceutica.