S vysokou rychlostí k novému bioterapeutiku

Kultivace klonů v 96-jamkových destičkách během vývoje buněčných linií. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH) / Kultivace klonů v 96-jamkových destičkách během vývoje buněčných linií. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH)

Test vysoce produktivních buněčných linií v bioreaktorech. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH)

Testování vysoce produktivních buněčných linií v bioreaktorech. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH)

Vývoj čisticích procesů pro biologika. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH)

„Naším cílem je, aby všechny biologika byla na svém určeném místě vyráběna ve stejné kvalitě jako u nás v laboratoři. K tomu patří vedle stabilní monoclonální buněčné linie také First CHOice médium a výrobní a čisticí proces,“ vysvětluje Dr. Lars Kober, jednatel společnosti UGA Biopharma GmbH. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH) / „Naším cílem je, aby všechna biologika byla vyráběna na svém určeném místě ve stejné kvalitě jako u nás v laboratoři. To zahrnuje nejen stabilní monoclonální buněčnou linii, ale také médium First CHOice a výrobní a čisticí proces,“ vysvětluje Dr. Lars Kober, jednatel společnosti UGA Biopharma GmbH. (Zdroj: UGA Biopharma GmbH)

U mnoha autoimunitních poruch, rakovině a chronicky zánětlivým onemocněním, jako je například revmatoidní artritida, vykazují biologika produkovaná v živých buňkách vysoký léčebný potenciál, a proto jsou stále častěji používána. Nicméně cesta od laboratoře k výrobě ve velkém měřítku je u biopharmaceutik nesrovnatelně složitější než u konvenčních léků: na rozdíl od svých chemicky vyráběných protějšků se skládají z vysoce složitých molekul a během výroby jsou extrémně citlivé na výkyvy například teploty, pH nebo složení živného média. Navíc jsou nutné časově náročné analýzy během vývoje buněčných linií, aby bylo možné později zajistit požadovanou vysokou kvalitu produktu. Aby bylo možné urychlit výrobní proces bez obav o ztrátu kvality, nabízí smluvní vývojář UGA Biopharma GmbH vysokorychlostní vývoj buněčných linií včetně analýzy, čištění a vývoje bioprocesu v bioreaktoru. Díky použití optimalizovaného expresního vektoru lze dosáhnout vysoké produktivity klonů. Tak lze během pouhých čtyř měsíců vyvinout monoklonální a vysoce produktivní buněčné linie.

Výroba biologik na bázi geneticky upravených živých buněk v bioreaktorech je extrémně náročná a vlastnosti klonů i kvalita vyráběných terapeutik závisí na mnoha faktorech. Nejmenší výkyvy například v dodávce kyslíku nebo teplotě v fermentoru mohou negativně ovlivnit kvalitu produktu, takže na konci může být terapeutikum nevyužitelné a finanční ztráty výrobce mohou být vysoké. Z tohoto důvodu klade UGA Biopharma GmbH při vývoji nových buněčných linií zvláštní důraz na produktivitu, stabilitu a kvalitu klonů. Díky speciálně sladěným procesům a letým zkušenostem potřebuje společnost pouze sedm měsíců na vývoj buněčné linie včetně vývoje bioprocesu, vývoje čistícího procesu a současného zajištění všech nutných analytických dat.

Od nápadu k výrobní buněčné linii

Práce UGA Biopharma začíná s biomolekulou: „Pokud byla v rámci výzkumné práce na univerzitě nebo v podniku identifikována biomolekula s terapeutickým účinkem, je to sice zajímavý objev – ale ještě to není produkt. Často nemají výzkumné instituce a firmy potřebné know-how nebo kapacity, aby rychle proměnily zajímavé objevy na bioterapeutický produkt (takzvaná biologika),“ vysvětluje Dr. Lars Kober, jednatel UGA Biopharma GmbH. „Právě zde přicházejí na scénu smluvní vývojáři, jako jsme my: Vyvíjíme vysoce produktivní buněčné linie, které produkují požadované bioterapeutikum s vysokou výtěžností.“ Nejprve je třeba molekulu charakterizovat, aby bylo možné určit požadované vlastnosti produktu a tzv. Gene of Interest (GOI), které se poté vloží do vlastního expresního vektoru firmy. „V průběhu posledních let jsme optimalizovali expresní vektor a generování buněčných linií tak, že lze v co nejkratší době vytvořit vysoce produktivní stabilní výrobní buněčné linie, s nimiž je možné dosáhnout koncentrací produktu až do 7 g/l,“ dodává Kober.

V posledních letech se ukázala jako zvlášť vhodná buňka Chinese Hamster Ovary (CHO). Během vývoje buněčné linie je do této buňky vložen expresní vektor, čímž vzniká směs buněk s různými vlastnostmi. Pomocí clonování jednotlivých buněk jsou izolovány vysoce produktivní monoklonální buněčné linie (klony), které jsou kultivovány a vytvářejí se buněčné banky pro dlouhodobé skladování při -196 °C.

Hledání vhodné klony

„Farmaceutické společnosti mají obvykle řadu požadavků na izolované buněčné linie, například škálovatelnost, monoklonalitu a samozřejmě vysokou produktivitu a stabilitu klonů,“ vysvětluje Kober. „Kromě toho by vyráběná biologika neměla vyvolávat imunitní reakce u pacienta ani být kontaminována viry nebo mykoplazmami.“ Z tohoto důvodu se společnost řídí požadavky Evropské agentury pro léčivé přípravky (EMA), která je odpovědná za hodnocení a dohled nad léky. Během vývojového procesu společnost také provádí analýzy glykánů, aby včas získala cenné informace pro výběr slibných klonů.

Izolované klony jsou v dalším kroku rozšiřovány: „Obvykle se buňky pěstují v laboratoři, tedy v šroubovicových sklenicích. Mnoho smluvních vývojářů to tak ponechává.“ Aby však byly buněčné linie zaručeně škálovatelné, pracovníci laboratoře následně provádějí přenos procesu do bioreaktorů a odvozují z toho vhodný bioproces.

„Ale nejlepší buněčná linie je farmaceutickým firmám k ničemu, pokud ji nelze kultivovat a vyráběná biologika se nedají čistit,“ upozorňuje Kober. Proto se UGA Biopharma nezaměřuje pouze na optimalizaci výrobního procesu v bioreaktorech. Vyvíjí se také vhodný čistící proces a účinnost čistěných biologik se ověřuje pomocí různých vazebných testů a v modelech buněčných kultur. Pokud je třeba, nabízí se také optimalizované živné médium k vyvinutým buněčným liniím a výrobnímu procesu. Obvykle se používá vlastní kultivační médium First CHOice, které vyvinula UGA Biopharma. S jeho pomocí a s příslušnými krmivy lze v konečném výrobním procesu příznivě ovlivnit jak dosaženou koncentraci produktu a tím i výrobní náklady (Cost of goods), tak kvalitu vyrobených biologik.

Krátká doba vývoje jako předpoklad

Celkově od začátku vývoje do dodání „hotové buněčné linie“ včetně procesu uplyne pouze sedm měsíců: čtyři měsíce trvá vývoj buněčné linie a tři měsíce jsou potřeba na vývoj bioprocesu, vývoj čistícího postupu a provedení analýz. „Krátké doby vývoje jsou v farmaceutickém průmyslu zásadní, protože patentová ochrana léčiv obvykle vyprší po 20 letech,“ zdůrazňuje Kober. „V tomto období je nutné co nejrychleji dokončit všechny fáze technologického vývoje, různé klinické studie a schvalovací řízení, protože po vypršení patentové ochrany se ziskové marže vyráběných léků obvykle výrazně sníží. Každý měsíc zde hraje roli, protože krátké doby vývoje umožňují včasný vstup na trh a tím i zajištění zisku ještě před vypršením patentu.“

Po dokončení vývoje společnost podle potřeby také pomáhá svým zákazníkům s přenosem procesu do výrobního zařízení a kdykoli je k dispozici pro řešení problémů. „Naším cílem je, aby všechny biologika byla v místě určení vyráběna ve stejné kvalitě jako v našem laboratoři. K tomu patří kromě stabilní monoklonální buněčné linie také médium First CHOice a výrobní a čistící proces,“ potvrzuje Kober.