A tutta velocità verso il nuovo biotecnologico

Coltivazione di cloni in piastre da 96 pozzetti durante lo sviluppo della linea cellulare. (Fonte: UGA Biopharma GmbH)

Test di linee cellulari ad alta produttività in bioreattori. (Fonte: UGA Biopharma GmbH)

Testare linee cellulari altamente produttive nei bioreattori. (Fonte: UGA Biopharma GmbH)

Sviluppo di processi di purificazione per biologici. (Fonte: UGA Biopharma GmbH)

«Il nostro obiettivo è che tutti i biologici possano essere prodotti nella stessa qualità nel loro luogo di destinazione come nel nostro laboratorio. Questo include non solo una linea cellulare monoclonale stabile, ma anche il Medium First CHOice e il processo di produzione e purificazione», spiega il Dr. Lars Kober, Amministratore Delegato di UGA Biopharma GmbH. (Fonte: UGA Biopharma GmbH)

In molte malattie autoimmuni, tumori e patologie infiammatorie croniche come ad esempio l'artrite reumatoide, i biologici prodotti all'interno di cellule vive mostrano un elevato potenziale terapeutico, motivo per cui vengono sempre più frequentemente utilizzati. Tuttavia, il percorso dal laboratorio alla produzione su larga scala nei biopharma è molto più complesso rispetto ai farmaci convenzionali: diversamente dai loro corrispondenti chimicamente prodotti, sono costituiti da molecole altamente complesse e durante la produzione reagiscono in modo estremamente sensibile a variazioni come temperatura, pH o composizione del mezzo nutritivo. Inoltre, sono necessarie analisi lunghe durante lo sviluppo delle linee cellulari per garantire successivamente l'alta qualità del prodotto richiesto. Per accelerare il processo di produzione senza dover temere perdite di qualità, l'azienda di sviluppo su commissione UGA Biopharma GmbH offre uno sviluppo rapido di linee cellulari, comprensivo di analisi, purificazione e sviluppo di processi bioproduttivi nel bioreattore. Utilizzando un vettore di espressione ottimizzato, si può raggiungere un'alta produttività dei cloni. In questo modo, in soli quattro mesi, è possibile sviluppare linee cellulari monoclonali e altamente produttive.

La produzione di biologici basati su cellule viventi geneticamente modificate in bioreattori è estremamente complessa e la qualità dei cloni e dei terapeutici prodotti dipende da molti fattori. Minime variazioni, ad esempio nell'apporto di ossigeno o nella temperatura nel fermentatore, possono influenzare negativamente la qualità del prodotto, rendendo il farmaco eventualmente inutilizzabile e causando perdite finanziarie significative per il produttore. Per questo motivo, UGA Biopharma GmbH presta particolare attenzione alla produttività, stabilità e qualità dei cloni nello sviluppo di nuove linee cellulari. Grazie a processi appositamente coordinati e all'esperienza pluriennale, l'azienda impiega soltanto sette mesi per sviluppare la linea cellulare, inclusa la messa a punto del processo bioproduttivo, lo sviluppo di un processo di purificazione e la fornitura simultanea di tutti i dati analitici necessari.

Dall'idea alla linea cellulare di produzione

Il lavoro di UGA Biopharma inizia con una biomolecola: "Se, nell'ambito di una ricerca universitaria o aziendale, viene identificata una biomolecola con effetto terapeutico, si tratta comunque di una scoperta interessante – ma ancora lontana dall'essere un prodotto." spiega il dottor Lars Kober, amministratore delegato di UGA Biopharma GmbH. "Spesso, istituzioni di ricerca e aziende non dispongono delle competenze o delle capacità necessarie per trasformare rapidamente scoperte interessanti in un prodotto bioterapeutico (chiamato anche biologico)", aggiunge. "Proprio qui entrano in gioco sviluppatori su commissione come noi: sviluppiamo linee cellulari altamente produttive, che producono il farmaco desiderato con elevato rendimento." Per fare ciò, prima di tutto, il molecola deve essere caratterizzata per determinare le proprietà desiderate e il cosiddetto Gene of Interest (GOI), che viene poi inserito nel vettore di espressione aziendale. "Negli ultimi anni abbiamo ottimizzato il vettore di espressione e la generazione di linee cellulari in modo tale da poter creare in breve tempo linee cellulari di produzione stabili e altamente produttive, con le quali si possono raggiungere concentrazioni di prodotto fino a 7 g/L", aggiunge Kober.

Negli ultimi anni, si è dimostrata particolarmente adatta una cellula di ovai di criceto cinese (CHO). Durante lo sviluppo della linea cellulare, il vettore di espressione viene inserito in questa cellula CHO, creando così una miscela di cellule con caratteristiche diverse. Attraverso la clonazione di singole cellule, vengono isolate linee cellulari monoclonali altamente produttive (cloni), coltivate e create banche di cellule per conservazione a lungo termine a -196 °C.

La ricerca del clone più adatto

"Le aziende farmaceutiche di solito hanno numerosi requisiti per le linee cellulari isolate, come la scalabilità, la monoclonalità e, naturalmente, un'alta produttività e stabilità del clone", spiega Kober. "Inoltre, i biologici prodotti non devono provocare reazioni immunogene nei pazienti né essere contaminati da virus o mycoplasmi." Per questo motivo, l'azienda si conforma alle linee guida dell'Agenzia Europea per i Medicinali (EMA), responsabile della valutazione e sorveglianza dei farmaci. Durante il processo di sviluppo, l'azienda effettua anche analisi di glicani per ottenere precocemente informazioni preziose nella selezione dei cloni più promettenti.

I cloni isolati vengono successivamente espansi: "Normalmente, le cellule vengono coltivate in laboratorio, cioè in flaconi di vetro, in condizioni di laboratorio. Molti sviluppatori su commissione si limitano a questo." Tuttavia, affinché le linee cellulari siano garantite scalabili, i tecnici di laboratorio trasferiscono successivamente il processo in bioreattori e derivano un processo bioproduttivo adeguato.

"Ma il 'migliore' clone non serve a nulla alle aziende farmaceutiche se non può essere coltivato e i biologici prodotti non possono essere purificati", osserva Kober. Per questo motivo, UGA Biopharma non si limita all'ottimizzazione del processo di produzione nei bioreattori. Viene inoltre sviluppato il processo di purificazione appropriato e la efficacia dei biologici purificati viene verificata tramite vari test di legame e modelli di coltura cellulare. Se necessario, viene offerto un mezzo nutritivo ottimizzato per le linee cellulari sviluppate e il processo di produzione. In genere, si utilizza il mezzo di coltura aziendale First CHOice, sviluppato da UGA Biopharma. Con l'aiuto di questo mezzo e dei relativi alimenti, nel processo finale di produzione si può influenzare favorevolmente sia la concentrazione di prodotto raggiunta e quindi i costi di produzione (Cost of goods), sia la qualità del prodotto biologico.

Breve tempo di sviluppo come requisito

In totale, sono necessari sette mesi per la consegna della "linea cellulare finita" e del processo: quattro mesi per lo sviluppo della linea cellulare e tre mesi per lo sviluppo del processo bioproduttivo, la progettazione del processo di purificazione e l'esecuzione delle analisi. "Tempi di sviluppo brevi sono essenziali nel settore farmaceutico, poiché la protezione brevettuale dei farmaci di solito scade dopo 20 anni", sottolinea Kober. "In questo periodo, devono essere completate rapidamente tutte le fasi di sviluppo tecnologico, vari studi clinici e il processo di autorizzazione, poiché dopo la scadenza del brevetto, i margini di profitto sui medicinali prodotti di solito diminuiscono significativamente. Ogni mese conta, poiché tempi di sviluppo brevi consentono un ingresso precoce sul mercato e garantiscono il profitto anche prima della scadenza del brevetto."

Dopo aver completato lo sviluppo, l'azienda supporta i clienti, se necessario, anche nel trasferimento del processo allo stabilimento di produzione e rimane disponibile in caso di problemi. "Il nostro obiettivo è che tutti i biologici possano essere prodotti nello stesso modo di quanto avviene nel nostro laboratorio, garantendo la stessa qualità", conferma Kober.