A Gyógyszeripari Biotechnológia Alapjai SOTE Gyógyszerésztudományi Kar 2. rész Ballagi András Richter Gedeon NyRt. 2013. İszi félév 1
Tartalom 1. rész - A biotechnológiáról általában - A gyógyszeripari biotechnológia sajátosságai - Néhány releváns alapismeret felidézése - Rövid biokémiai áttekintés - Rövid mikrobiológiai áttekintés - Rekombináns fehérjetermékek elıállítása - Rekombináns termelı szervezetek létrehozása (klónozás) - Tenyésztı technikák (up-stream) - Fehérjetermékek tisztítása (down-stream) - Bioanalitikai és bioassay módszerek - Drug substance és Drug product 2
Tartalom 2. rész - Biotechnológiai gyógyszerek fejlesztésének lépései - Monoklónális antitestek, mint termékek - Bioszimiláris gyógyszerek - Nem quality by product, hanem quality by process Mi az a Quality by Design (QbD)? - Egy hipotetikus Mab technológia fejlesztése QbD szerint lépésrıl lépésre A-MAB 3
Biotechnológiai gyógyszerek fejlesztése A K+F lépésenként Gyártás szekvencia megállapítása (NBE v. biohasonló) sejtvonal kialakítása, elsıdleges szelekció Research Cell Bank Master Cell Bank és Working Cell Bank létrehozása, biosafety tesztelése fermentációs (upstream) fejlesztés, DoE feldolgozási eljárás (midstream, downstream) fejlesztés folyamatos analitikai fejlesztés, IPC és release analitika méretnövelés, SOP-k, GMP dokumentumok, QbD - PAT preklinikai vizsgálatok (in-vitro : bioassay, kötési reakciók; in-vivo: élı állatokon, releváns-e az állatmodell?) készítmény fejlesztés (fill&finish, parenterális) analitikával együtt stabilitás vizsgálatok humán klinikai vizsgálatok gyártás beindítása törzskönyvezés piacra lépés eladás. 4
5
or In-silico inf. Production in bioreactor by E.coli as host organism or Transfection into e.g. CHO cells
or In-silico inf. Production in bioreactor by E.coli as host organism or Transfection into e.g. CHO cells
8
9
Egy általános fehérjetermelı technológia 10
Egy bakteriális enzim-termelı technológia 11
Egy Mab termelı technológia 12
Pilot-scale up to 1000 litre
HyClone Single-Use Bioreactor (SUB) Permanent stainless steal support Vessel (up to 1000 lit.) Single-Use Bioreactor bag SUB Animation Thermo Fisher_NEW.wmv
Insertion of the shaft
Down stream processing with single use devices
Sterile connectors The Opta SFT range of Sterile Connectors allows fast and reliable sterile connection and sterile fluid transfer between two separate, pre-sterilized process components in biopharmaceutical manufacturing operations.
Monoklonális antitestek fiziológiás szerepe Y alakú fehérje, amely a B limfociták felületén keletkezik és így kerül a vérbe. Magát a folyamatot az antigén (vírus, baktérium, rákos sejt, idegen test, parazita) megjelenése határozza meg. Az antitestek nagyon specifikusak! Amikor pl. egy baktérium bekerül a sebbe, a B limfociták kieresztik az antitesteket, amelyek hatástalanítják a baktériumokat és bejuttatják ıket a faló sejtekbe. (Academy Artworks) 27
A monoklonális antitestekrıl 28
Monoklonális antitestek a tumor terápiában 1. Közvetlen Mab hatás pl: Antitest függı, sejt mediált citotoxicitás 2. Immun konjugátumok pl: Antitest irányított enzim prodrug terápia 3. Több lépéses célzás 29
Érvek a Mab-al való kezelésekkel kapcsolatban Ellene Szájon át nem adható Magas szükséges dózis Immunogenicitás Gyenge behatolás szilárd tumorokba Lehetséges keresztreakciók más szövetekkel COG Lehetséges vírus fertızés Nehézségek a nagyléptékő termelésben Mellete Biztonságosság Magas szelektivitás Erıs hatás Könnyő elıállítás A lehetséges célmolekulák széles választéka 30
Érvek és ellenérvek a bioszimiláris Mab-okkal kapcsolatban 31
Development of Mabs Chimeric Ab Humanized Ab Human Ab phage Human Ab mice 100% mouse 60-70% human 90-95% human 100% human 100% human 32
33
Rágcsáló eredető Mab-ok humán felhasználásának korlátai Rövid féléletidı A rágcsáló IgG sajátként való felismerése (elismerése) korlátozott HAMA válasz Alacsony fokú hatásosság 34
Monoklónális antitestek elnevezésének rendszere Elıtag cél forrás utótag varies -o(s)- bone -u- human -mab -vi(r)- viral -o- mouse -ba(c)- bacterial -a- rat -li(m)- immune -e- hamster -le(s)- infectious lesions -i- primate -ci(r)- cardiovascular -xi- chimeric -mu(l)- musculoskeletal -zu- humanized -ki(n)- interleukin as target -axo- rat/murine hybrid -co(l)- -me(l)- -ma(r)- -go(t)- -go(v)- -pr(o)- -tu(m)- -neu(r)- -tox(a)- -fu(ng)- colonic tumor melanoma mammary tumor testicular tumor ovarian tumor prostate tumor miscellaneous tumor nervous system toxin as target fungal Abciximab is a commonly used medication to prevent platelets from clumping together. It can be broken down into ab- + -ci(r)- + -xi- + -mab. Therefore, it is a chimeric monoclonal antibody used on the cardiovascular system. 35
Biotechnológiai gyógyszerek 36
Bioszimiláris gyógyszerek Mik azok a Bioszimilárisok? A bioszimilárisnak olyan biotechnológiai úton elıállított gyógyszert nevezünk, amelynek ugyanaz a hatásmechanizmusa, továbbá ugyanavval a hatásossággal és biztonsággal rendelkezik, mint az originátor molekulája. Az összehasonlítás az originális és a bioszimiláris molekula között egy átfogó program eredménye, amelyben fontos tulajdonságok, mint fiziko-kémiai paraméterek, bioaktivitás, PK, PD, hatásosság, biztonság egy megfelelıen nagy populáción van kipróbálva. Ugyanakkor az ilyen molekulák hatalmas mérete és élı szervezetekben történı elıállítása miatt nem lehet követelmény a teljes kémiai és szerkezeti azonosság, mint a szintetikus molekulák esetében. Éppen ezért nem nevezhetjük ıket biogenerikus -nak, mert megtévesztı lenne. 2009 és 2019 között 21 biotechnológiai blockbuster patentja jár le 50 Mrd $ éves forgalmi értéket képviselve. A legtöbb ilyen készítményt az onkológia, a gyulladásos betegségek és az érrendszeri betegségek területén alkalmazzák. 37
Questions and Answers on biosimilar medicines (similar biological medicinal products) What is a biological medicine? A biological medicine is a medicine whose active substance is made by or derived from a living organism. For example, insulin can be produced by a living organism (such as a bacterium or yeast), which has been given the gene that enables it to produce insulin. What is a biosimilar medicine? A biosimilar medicine is a medicine which is similar to a biological medicine that has already been authorised (the biological reference medicine ). The active substance of a biosimilar medicine is similar to the one of the biological reference medicine. Biosimilar and biological reference medicines are used in general at the same dose to treat the same disease. Since biosimilar and biological reference medicines are similar but not identical, the decision to treat a patient with a reference or a biosimilar medicine should be taken following the opinion of a qualified healthcare professional. The name, appearance and packaging of a biosimilar medicine differ to those of the biological reference medicine. 38
How is a biosimilar medicine authorised? Like all medicines, a biosimilar medicine needs to receive a marketing authorisation before it can be marketed. The marketing authorisation is granted after a regulatory authority, such as the EMEA, has conducted a scientific evaluation of the efficacy, safety and quality of the medicine. Innovative medicines benefit from a period of data protection following the pharmaceutical legislation. After expiry of this period, companies can apply for a marketing authorisation for a biosimilar medicine. 39
Bioszimiláris gyógyszerek
Bioszimiláris gyógyszerek Why we need biosimilars?
Bioszimiláris gyógyszerek Generics vs. Biosimilars
Biosimilars Development Guide The criterias of the comparison between the Biosimilar candidate and the reference product are based on: Demonstrating Comparability in CMC (chemical manufactuing contol) o Classification of the process related impurities and/or degradation product o Understanding batch-to-batch variability of the reference medicinal product o Level of understanding in the relevance of subtle differences of safety/efficacy o The manufacturing process for the Biosimilar must be systematically designed to meet the required comparability criteria o Quality attributes: Mol. structure comparability Biological activity on in-vitro tests Pre-clinical or toxicology: safety on animals or on in-vitro tests PK, PD: safety and efficacy Clinical: safety and efficacy Therapeutic equivalence Statistical analysis Immunogenicity 43
Bioszimiláris gyógyszerek 44
Biosimilars must be Systematically Engineered to Match the Reference Proving biosimilarity with comparability to reference product at all stages Design specification Validation Clinical Trials PK/PD Preclinical Biological characterization Physicochemical characterization Process development Leading biosimilars companies have developed the technology to achieve an excellent match Differences are not inherently more relevant than after manufacturing changes Analytics Target range Drug product development Purification process development Reference product Quality can not be tested into a product, it has to be built in by design ; International Guideline ICH Q8 Bioprocess development Recombinant cell line development
Bioszimiláris gyógyszerek 46
Bioszimiláris gyógyszerek
Bioszimiláris gyógyszerek 48
Bioszimiláris gyógyszerek 49
Bioszimiláris gyógyszerek Összefoglaló megállapítások 1. Szerkezeti bonyolultság miatt nincs generikus lehetıség Mivel az azonosság nem megállapítható, hasonlóságot kell definiálni, ami a törzskönyvezı hatóság feladata Ebben az EU vezetı szereppel bír Fiziko-kémiai hasonlóság, biztonságosság, és terápiás ekvivalencia kell a referencia termékhez viszonyítva Drága termékek -> új formulációs lehetıségek (PFS, pen ) Fázis I. és III. vizsgálatok kellenek Idıtáv: NBE és bioszimiláris között (6-8 év) Költsége: NBE és bioszimiláris között (500M-1000M EUR) Árkülönbség a piacon: NBE és generikus között (60%-100%) Nem szabad hatékonyabbnak lennie -> ha hatékonyabb akkor stand alone fejlesztés kell, és eltérı piaci magatartás is szükséges 50
Bioszimiláris gyógyszerek Összefoglaló megállapítások 2. A fejlesztés nehéz és fejlett tudományos és technológiai felkészültséget kíván A fejlesztés drága és idıigényes Partnerek bevonása és üzleti szövetségek csökkenthetik a kockázatot és nagyobb piaci befolyást biztosíthatnak. A klinikai vizsgálatok komplikáltak és változatos eredményt szolgáltathatnak A piacra lépés után alapos piackövetésre van szükség 51