Equipo de ingeniería crea un conjunto de herramientas de monitoreo para acelerar la producción de medicamentos biológicos
Dos ingenieros de la Universidad de Rutgers que se especializan en el proceso de fabricación de medicamentos derivados de organismos vivos han creado una herramienta analítica que esperan acelere el descubrimiento y la producción de medicamentos biológicos que a menudo se encuentran en la vanguardia de la investigación biomédica.
En un artículo que es el tema de portada de la revista Analytical Chemistry de la American Chemical Society, los investigadores brindan detalles sobre lo que ellos llaman un «juego de herramientas automatizado», o más formalmente, el N-GLYcanyzer, y su potencial para monitorear rápidamente la calidad de los medicamentos durante la producción. de productos biológicos, que pueden variar desde vacunas hasta proteínas terapéuticas recombinantes. Si bien la mayoría de los productos biológicos se prueban al final del proceso de fabricación en cuanto a calidad y uniformidad, el kit de herramientas de Rutgers puede monitorear los productos biológicos a medida que se producen y permitir que los medicamentos cumplan con las necesidades de cumplimiento de calidad de las agencias reguladoras, como la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA).
«Esta herramienta nos permite monitorear la calidad del fármaco biológico casi en tiempo real durante el proceso de biofabricación», dijo el autor Shishir Chundawat, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica de la Escuela de Ingeniería de Rutgers. «La supervisión y el control continuos de los procesos de biofabricación son fundamentales para garantizar la calidad de los medicamentos. Estas herramientas avanzadas ayudarán a la industria a ahorrar dinero al evitar la producción de lotes o lotes de medicamentos que se desvíen de los requisitos reglamentarios, lo que en última instancia redundará en menores costos de atención médica en beneficio de los pacientes».
A diferencia de los medicamentos farmacéuticos convencionales que se fabrican mediante síntesis química, los medicamentos biológicos se fabrican utilizando células, proteínas o material genético manipulado mediante técnicas biotecnológicas o extraído directamente de humanos, animales o microorganismos. Si bien los productos biológicos pueden ofrecer tipos revolucionarios de tratamientos, como los anticuerpos monoclonales para tratar la COVID-19, son difíciles de fabricar porque son extremadamente sensibles a los cambios en el entorno de producción. Los bioprocesos también se contaminan fácilmente con microbios y pueden arruinarse incluso con ligeras variaciones en las condiciones del proceso, como la temperatura.
La nueva herramienta es una tecnología analítica de procesos automatizados (PAT) que emplea un sistema sensor de biomoléculas específico controlado por software. Se centra en un proceso bioquímico universal activo en la mayoría de las células vivas llamado N-glicosilación de proteínas, donde las proteínas modifican sus superficies uniendo moléculas de azúcar complejas conocidas como glicanos. El sistema PAT puede rastrear rápidamente los cambios en estos azúcares y puede detectar cuándo fallan los procesos celulares, como cuando las moléculas de azúcar no se unen correctamente o cuando se unen azúcares incorrectos a las proteínas, lo que afecta directamente la seguridad y eficacia del medicamento biológico.
«Nuestro sistema permitirá que se produzcan productos biológicos complejos con precisión a escala molecular», dijo el coautor Aron Gyorgypal, candidato a doctorado en el Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica de Rutgers que dirigió el estudio. «Básicamente, podemos verificar la calidad del fármaco rápidamente, varias veces durante el proceso, para saber con certeza que el producto biológico que se produce sigue la trayectoria de reacción preferida que cumple con las expectativas de control de calidad regulatorias e industriales».
Este trabajo fue respaldado por la FDA debido a la importancia de mejorar los procesos de fabricación de productos biológicos y «biosimilares», es decir, versiones genéricas de productos biológicos de nombre comercial, dijo Chundawat. Como resultado, los detalles para recrear este sistema PAT están disponibles en línea para facilitar una adopción más amplia por parte de varias partes interesadas, incluida la industria biofarmacéutica, así como las agencias reguladoras de medicamentos.
Los investigadores probaron la solidez de su PAT mediante el seguimiento de la fabricación de Trastuzumab, un fármaco biológico contra el cáncer de mama, durante su ciclo de producción de 14 días. Con base en los hallazgos, esperan que dicha tecnología permita expandir en gran medida la producción de biosimilares.
Los reguladores federales han dudado en permitir la producción a gran escala de biosimilares debido a problemas de calidad y seguridad, dijo Chundawat. «La FDA tendrá mucha más confianza en un producto farmacéutico que tenga herramientas analíticas avanzadas similares que se utilicen para monitorear su proceso de fabricación», dijo Chundawat.
