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Due ingegneri della Rutgers University specializzati nel processo di produzione di farmaci derivati da organismi viventi hanno creato uno strumento analitico che si aspettano accelererà la scoperta e la produzione di farmaci biologici che sono spesso all'avanguardia nella ricerca biomedica.
In un articolo che è la storia di copertina della rivista Chimica analitica dell'American Chemical Society , i ricercatori forniscono dettagli su quello che chiamano un "kit di strumenti automatizzato" - o più formalmente, N-GLYcanyzer - e il suo potenziale per monitorare rapidamente la qualità dei farmaci durante la produzione di prodotti biologici, che possono variare dai vaccini alle proteine terapeutiche ricombinanti. Sebbene la maggior parte dei prodotti biologici venga testata alla fine del processo di produzione per verificarne la qualità e l'uniformità, il kit di strumenti Rutgers può monitorare i prodotti biologici mentre vengono prodotti e consentire ai farmaci di soddisfare le esigenze di conformità alla qualità delle agenzie di regolamentazione, come la Food and Drug Administration statunitense (FDA).
"Questo strumento ci consente di monitorare la qualità dei farmaci biologici quasi in tempo reale durante il processo di bioproduzione", ha affermato l'autore Shishir Chundawat, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biochimica della Rutgers School of Engineering. "Il monitoraggio e il controllo continui dei processi di bioproduzione sono fondamentali per garantire la qualità dei farmaci. Tali strumenti avanzati aiuteranno l'industria a risparmiare denaro evitando la produzione di lotti o lotti di farmaci che si discostano dai requisiti normativi, con conseguente riduzione dei costi sanitari a beneficio dei pazienti."
A differenza dei farmaci farmaceutici convenzionali che vengono prodotti attraverso la sintesi chimica, i farmaci biologici sono prodotti utilizzando cellule, proteine o materiale genetico manipolato con tecniche biotecnologiche o estratto direttamente da esseri umani, animali o microrganismi. Sebbene i farmaci biologici possano offrire tipi rivoluzionari di trattamenti, come gli anticorpi monoclonali per il trattamento del COVID-19, sono difficili da realizzare perché sono estremamente sensibili ai cambiamenti nell'ambiente di produzione. I bioprocessi sono inoltre facilmente contaminati dai microbi e possono essere rovinati anche da lievi variazioni delle condizioni di processo come la temperatura.
Il nuovo strumento è una tecnologia analitica di processo automatizzata (PAT) che impiega un sistema di sensori di biomolecole mirato controllato da un software. Si basa su un processo biochimico universale attivo nella maggior parte delle cellule viventi chiamato N-glicosilazione della proteina, dove le proteine modificano le loro superfici attaccando complesse molecole di zucchero note come glicani. Il sistema PAT può tracciare rapidamente i cambiamenti di questi zuccheri e rilevare quando i processi cellulari vanno storti, come quando le molecole di zucchero non sono attaccate correttamente o zuccheri errati sono attaccati alle proteine, il che ha un impatto diretto sulla sicurezza e l'efficacia del farmaco biologico.
"Il nostro sistema consentirà di produrre biologici complessi con precisione su scala molecolare", ha affermato il coautore Aron Gyorgypal, un dottorando presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biochimica della Rutgers che ha condotto lo studio. "Fondamentalmente, siamo in grado di controllare la qualità del farmaco rapidamente, più volte durante il processo, per sapere per certo che il biologico che viene prodotto sta seguendo la traiettoria di reazione preferita che soddisfa le aspettative di controllo di qualità sia normative che industriali".
Questo lavoro è stato sostenuto dalla FDA a causa dell'importanza di migliorare i processi di produzione di prodotti biologici e "biosimilari", ovvero versioni generiche di prodotti biologici di nome commerciale, ha affermato Chundawat. Di conseguenza, i dettagli per ricreare questo sistema PAT sono stati resi prontamente disponibili online per facilitare un'adozione più ampia da parte di varie parti interessate, tra cui l'industria biofarmaceutica, nonché le agenzie di regolamentazione dei farmaci.
I ricercatori hanno testato la robustezza della loro PAT monitorando la produzione di Trastuzumab, un farmaco biologico per il cancro al seno, nel corso del suo ciclo di produzione di 14 giorni. Sulla base dei risultati, sperano che tale tecnologia consentirà di espandere notevolmente la produzione di biosimilari.
Le autorità di regolamentazione federali hanno esitato a consentire la produzione su larga scala di biosimilari a causa di problemi di qualità e sicurezza, ha affermato Chundawat. "La FDA avrà molta più fiducia in un prodotto farmaceutico che dispone di strumenti analitici avanzati simili utilizzati per monitorare il suo processo di produzione", ha affermato Chundawat. + Esplora ulteriormente
