Z wysoką prędkością do nowego biopreparatu

Kultivacja klonów na 96-dołkowych płytkach podczas rozwoju linii komórkowej. (Źródło: UGA Biopharma GmbH) / Cultivation of clones in 96-well plates during cell line development. (Source: UGA Biopharma GmbH)

Test wysokowydajnych linii komórkowych w bioreaktorach. (Źródło: UGA Biopharma GmbH)

Testowanie wysoce produktywnych linii komórkowych w bioreaktorach. (Źródło: UGA Biopharma GmbH)

Rozwój procesów oczyszczania dla biologików. (Źródło: UGA Biopharma GmbH)

„Naszym celem jest, aby wszystkie biologika były produkowane w miejscu docelowym z taką samą jakością, jak w naszym laboratorium. Do tego należą oprócz stabilnej linii komórek monoklonalnych również medium First CHOice oraz proces produkcji i oczyszczania”, wyjaśnia dr Lars Kober, dyrektor zarządzający firmy UGA Biopharma GmbH. (Źródło: UGA Biopharma GmbH) / „Our aim is for all biologics to be manufactured to the same level of quality at their designated destination as they are in our laboratory. This not only includes a stable monoclonal cell line but also the First CHOice cell culture medium and the manufacturing and purification process,” explains Dr Lars Kober, Managing Director of UGA Biopharma GmbH. (Source: UGA Biopharma GmbH)

W przypadku wielu chorób autoimmunologicznych, nowotworów oraz przewlekłych chorób zapalnych, takich jak reumatoidalne zapalenie stawów, biologika produkowane w żywych komórkach wykazują wysokie potencjały lecznicze, dlatego coraz częściej znajdują zastosowanie. Jednak droga od laboratorium do produkcji na dużą skalę jest w przypadku bioprzewozów znacznie bardziej skomplikowana niż w przypadku konwencjonalnych leków: różni się od nich tym, że składają się z wysoce złożonych cząsteczek i podczas produkcji są niezwykle wrażliwe na wahania, na przykład temperatury, pH czy składu medium odżywczego. Ponadto konieczne są czasochłonne analizy podczas rozwoju linii komórkowych, aby później zagwarantować wymaganą wysoką jakość produktu. Aby przyspieszyć proces produkcji bez obaw o utratę jakości, firma UGA Biopharma GmbH oferuje rozwój linii komórkowych w trybie przyspieszonym, obejmujący analizę, oczyszczanie i rozwój procesu bioprzepływu w bioreaktorze. Dzięki zastosowaniu zoptymalizowanego wektora ekspresyjnego można osiągnąć wysoką wydajność klonów. W ten sposób w zaledwie cztery miesiące można opracować monoklonalne i wysoko wydajne linie komórkowe.

Produkcja biologik opartych na genetycznie zmodyfikowanych, żywych komórkach w bioreaktorach jest niezwykle pracochłonna, a właściwości klonów oraz jakość wytwarzanych terapii zależą od wielu czynników. Najdrobniejsze wahania, na przykład w zaopatrzeniu w tlen lub temperaturze w fermentorze, mogą negatywnie wpływać na jakość produktu, co ostatecznie może sprawić, że terapia będzie nieużyteczna, a straty finansowe producenta będą znaczne. Z tego powodu firma UGA Biopharma GmbH przy rozwoju nowych linii komórkowych szczególnie zwraca uwagę na wydajność, stabilność i jakość klonów. Dzięki specjalnie dopasowanym procesom i wieloletniemu doświadczeniu firma potrzebuje jedynie siedmiu miesięcy na opracowanie linii komórkowej, w tym rozwój procesu bioprzepływu, opracowanie procesu oczyszczania oraz jednoczesne dostarczenie wszystkich niezbędnych danych analitycznych.

Od pomysłu do linii produkcyjnej

Prace firmy UGA Biopharma rozpoczynają się od biomolekuły: „Jeśli w ramach badań naukowych na uniwersytecie lub w przedsiębiorstwie zidentyfikowano biomolekułę o działaniu terapeutycznym, jest to interesujące odkrycie – ale jeszcze nie produkt. Często placówki badawcze i firmy nie dysponują niezbędną wiedzą lub możliwościami, aby szybko przekształcić ciekawe odkrycia w bioterapeutyk (zwany również biologikiem)”, wyjaśnia dr Lars Kober, dyrektor zarządzający UGA Biopharma GmbH. „Właśnie tutaj wchodzą w grę firmy zajmujące się rozwojem na zlecenie: rozwijamy wysoko wydajne linie komórkowe, które produkują pożądany bioterapeutyk z wysoką wydajnością.” Najpierw konieczna jest charakterystyka molekuły, aby ustalić pożądane cechy produktu oraz tzw. gen zainteresowania (GOI), który następnie jest wprowadzany do własnego wektora ekspresyjnego firmy. „W ciągu ostatnich lat zoptymalizowaliśmy wektor ekspresyjny i generowanie linii komórkowych tak, aby w najkrótszym czasie można było wyprodukować wysoko wydajne, stabilne linie komórkowe, z których można uzyskać stężenia produktu do 7 g/L”, dodaje Kober.

W ostatnich latach szczególnie korzystnie okazała się komórka CHO (Chinese Hamster Ovary). Podczas rozwoju linii komórkowej do tej komórki wprowadza się wektor ekspresyjny, co powoduje powstanie mieszaniny komórek o różnych właściwościach. Za pomocą klonowania pojedynczych komórek izoluje się wysoko wydajne, monoklonalne linie komórkowe (klony), które są hodowane i tworzone banki komórek do długoterminowego przechowywania w temperaturze -196°C.

Poszukiwania odpowiedniego klonu

„Firmy farmaceutyczne zazwyczaj mają wiele wymagań wobec izolowanych linii komórkowych, takich jak skalowalność, monoklonalność, a przede wszystkim wysoka wydajność i stabilność klonów”, wyjaśnia Kober. „Ponadto wyprodukowane biologika nie mogą wywoływać reakcji immunogennych u pacjenta ani być skażone wirusami lub mykoplazmami.” Z tego powodu firma kieruje się wytycznymi Europejskiej Agencji Leków (EMA), która jest odpowiedzialna za ocenę i nadzór nad lekami. Podczas procesu rozwoju firma przeprowadza również analizy glikanów, aby wcześnie uzyskać cenne informacje do wyboru obiecujących klonów.

Wyselekcjonowane klony są następnie rozbudowywane: „Zazwyczaj komórki te są hodowane w laboratorium, czyli w bioreaktorach typu Erlenmayer. Wielu firm zajmujących się rozwojem na zlecenie ogranicza się do tego”, wyjaśnia Kober. Jednak, aby linie komórkowe były gwarantowanie skalowalne, pracownicy laboratorium przeprowadzają transfer procesu do bioreaktorów i opracowują odpowiedni proces bioprzepływu.

„Jednak najlepsza” linia komórkowa nic nie znaczy dla firm farmaceutycznych, jeśli nie można jej hodować ani oczyszczać produkowanych biologików”, zauważa Kober. Z tego powodu UGA Biopharma nie ogranicza się tylko do optymalizacji procesu w bioreaktorach. Opracowuje również odpowiedni proces oczyszczania i sprawdza skuteczność oczyszczonych biologików za pomocą różnych testów wiązania i modeli hodowli komórkowej. W razie potrzeby oferuje również zoptymalizowane medium odżywcze do opracowanych linii komórkowych i procesu produkcyjnego. Zazwyczaj stosuje się własne medium kultury First CHOice, które zostało opracowane przez UGA Biopharma. Dzięki temu medium i odpowiednim odżywkom można korzystnie wpływać zarówno na końcowe stężenie produktu i koszty produkcji (cost of goods), jak i na jakość wyprodukowanych biologików.

Krótki czas rozwoju jako warunek wstępny

W sumie od momentu rozpoczęcia prac do dostarczenia „gotowej linii komórkowej” wraz z procesem mija tylko siedem miesięcy: cztery miesiące zajmuje rozwój linii komórkowej, a trzy miesiące rozwój procesu bioprzepływu, opracowanie procesu oczyszczania oraz przeprowadzenie analiz. „Krótki czas rozwoju jest kluczowy w branży farmaceutycznej, ponieważ ochrona patentowa dla leków zwykle wygasa po 20 latach”, podkreśla Kober. „W tym czasie należy jak najszybciej przeprowadzić wszystkie fazy rozwoju technologicznego, różne badania kliniczne oraz procedurę rejestracyjną, ponieważ po wygaśnięciu patentu marże zysku na wyprodukowanych lekach zwykle znacznie się zmniejszają. Każdy miesiąc się liczy, ponieważ krótkie czasy rozwoju umożliwiają szybkie wejście na rynek i zabezpieczają zysk jeszcze przed wygaśnięciem patentu.”

Po zakończeniu rozwoju firma wspiera swoich klientów w razie potrzeby również podczas transferu procesu do zakładu produkcyjnego i jest dostępna w razie problemów. „Naszym celem jest, aby wszystkie biologika były produkowane w miejscu docelowym w takiej samej jakości jak u nas w laboratorium. Do tego oprócz stabilnej, monoklonalnej linii komórkowej należą także medium First CHOice oraz proces produkcji i oczyszczania”, potwierdza Kober.