Twee ingenieurs van de Rutgers University die gespecialiseerd zijn in het maken van medicijnen die zijn afgeleid van levende organismen, hebben een analytisch hulpmiddel ontwikkeld waarvan ze verwachten dat het de ontdekking en productie van biologische medicijnen, die vaak aan de voorkant van biomedisch onderzoek staan, zal versnellen.

In een artikel dat het hoofdartikel is in het tijdschrift van de American Chemical Society Analytical Chemistry , verstrekken de onderzoekers details over wat zij een "geautomatiseerde toolkit" noemen - of meer formeel, de N-GLYcanyzer - en zijn potentieel om snel de kwaliteit van geneesmiddelen te controleren tijdens de productie van biologische geneesmiddelen, die kunnen variëren van vaccins tot recombinante therapeutische eiwitten. Hoewel de meeste biologische geneesmiddelen aan het einde van het productieproces worden getest op kwaliteit en uniformiteit, kan de Rutgers-toolkit biologische geneesmiddelen volgen terwijl ze worden geproduceerd en kunnen de geneesmiddelen voldoen aan de kwaliteitseisen van regelgevende instanties, zoals de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA).

"Met deze tool kunnen we de kwaliteit van biologische geneesmiddelen in bijna realtime volgen tijdens het bioproductieproces", zegt auteur Shishir Chundawat, universitair hoofddocent bij de afdeling Chemische en Biochemische Technologie aan de Rutgers School of Engineering. "Continue monitoring en controle van bioproductieprocessen zijn van cruciaal belang om de kwaliteit van geneesmiddelen te waarborgen. Dergelijke geavanceerde tools zullen de industrie helpen geld te besparen door de productie van medicijnloten of -batches te vermijden die afwijken van de wettelijke vereisten, wat uiteindelijk resulteert in lagere zorgkosten in het voordeel van patiënten."

In tegenstelling tot conventionele farmaceutische medicijnen die worden gemaakt door middel van chemische synthese, worden biologische medicijnen gemaakt met behulp van cellen, eiwitten of genetisch materiaal, ofwel gemanipuleerd door biotechnologische technieken of rechtstreeks afkomstig van mensen, dieren of micro-organismen. Hoewel biologische geneesmiddelen revolutionaire soorten behandelingen kunnen bieden, zoals monoklonale antilichamen om COVID-19 te behandelen, zijn ze moeilijk te maken omdat ze extreem gevoelig zijn voor veranderingen in de productieomgeving. Bioprocessen worden ook gemakkelijk besmet door microben en kunnen worden geruïneerd door zelfs kleine variaties in procesomstandigheden zoals temperatuur.

De nieuwe tool is een geautomatiseerde procesanalysetechnologie (PAT) die gebruik maakt van een gericht biomolecuulsensorsysteem dat wordt aangestuurd door software. Het is gebaseerd op een universeel biochemisch proces dat actief is in de meeste levende cellen, proteïne N-glycosylering genaamd, waarbij eiwitten hun oppervlakken wijzigen door complexe suikermoleculen, bekend als glycanen, te hechten. Het PAT-systeem kan snel veranderingen in deze suikers volgen en kan detecteren wanneer cellulaire processen misgaan, zoals wanneer suikermoleculen niet goed zijn gehecht of onjuiste suikers aan eiwitten zijn gehecht, wat een directe invloed heeft op de veiligheid en werkzaamheid van het biologische medicijn.

"Ons systeem zal het mogelijk maken om complexe biologische producten te produceren met precisie op moleculaire schaal", zegt co-auteur Aron Gyorgypal, een promovendus bij de afdeling Chemische en Biochemische Technologie van Rutgers die het onderzoek leidde. "Kortom, we zijn in staat om de kwaliteit van het medicijn snel te controleren, meerdere keren tijdens het proces, om zeker te weten dat de biologische die wordt geproduceerd het gewenste reactietraject volgt dat voldoet aan de verwachtingen van zowel de regelgevende als de industriële kwaliteitscontrole."

Dit werk werd ondersteund door de FDA vanwege het belang van het verbeteren van productieprocessen voor biologische geneesmiddelen en "biosimilars", namelijk generieke versies van handelsnaam biologische geneesmiddelen, zei Chundawat. Als gevolg hiervan zijn details om dit PAT-systeem opnieuw te creëren direct online beschikbaar gemaakt om een ​​bredere acceptatie door verschillende belanghebbenden te vergemakkelijken, waaronder de biofarmaceutische industrie, evenals regelgevende instanties voor geneesmiddelen.

De onderzoekers testten de robuustheid van hun PAT door de productie van Trastuzumab, een biologisch geneesmiddel tegen borstkanker, te volgen gedurende de 14-daagse productiecyclus. Op basis van de bevindingen hopen ze dat dergelijke technologie het mogelijk maakt om de productie van biosimilars sterk uit te breiden.

Federale regelgevers aarzelen om grootschalige productie van biosimilars toe te staan ​​vanwege kwaliteits- en veiligheidsproblemen, zei Chundawat. "De FDA zal veel meer vertrouwen hebben in een geneesmiddel dat vergelijkbare geavanceerde analytische hulpmiddelen heeft die worden gebruikt voor het bewaken van het productieproces", zei Chundawat. + Verder verkennen

Biosimilar-medicijnen kunnen in vijf jaar $ 38,4 miljard aan besparingen opleveren