Biofármacos: desenvolvimento atual

Transcrição

1 Biofármacos: desenvolvimento atual Leda R. Castilho Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) COPPE Programa de Engenharia Química Laboratório de Engenharia de Cultivos Celulares (LECC)

2 Produtos biotecnológicos para a saúde humana Biofármacos Vacinas Biotecnologia para Saúde Diagnóstico (in vitro e in vivo) Terapias gênicas Terapias celulares e células-tronco

3 Produtos complexos VP 1 VP 2 Proteins Proteínas recombinantes Polypeptides DNA Ácidos nucleicos Plasmids VirusesVírus Capsids Partículas pseudovirais Capsidomers Células (células-tronco embrionárias em frascos T e em microcarregadores, marcadas com DAPI e OCT-4)

4 Aspectos de mercado Vendas mundiais de US$ 79 bilhões em 2007, com crescimento anual de ~15% Número crescente de moléculas aprovadas a cada ano Novos biofármacos e vacinas aprovados Expectativa de representar nos EUA em 2010: 50% dos novos produtos aprovados pelo FDA 17% de todas as prescrições

5 Proteínas de uso terapêutico: biofármacos

6 Proteínas terapêuticas Proteínas de uso terapêutico: avanços no entendimento da base molecular das doenças revelaram a sua existência produzidos naturalmente pelo organismo em mínimas quantidades inicialmente desincentivou a sua produção para aplicação médica em larga escala Produzidos por técnicas da Biotecnologia Moderna: Tecnologia do DNA recombinante Tecnologia de hibridomas (ex.: anticorpos monoclonais terapêuticos) Usadas no tratamento de doenças importantes: Câncer, anemia, hemofilia, infarto agudo do miocárdio, etc.

7 O O O H Produtos grandes e complexos O O OH Maior complexidade gera: maior dificuldade de caracterização completa do produto maior dificuldade de consistência na sua produção O Ácido acetil salicílico C 9 H 8 O 4 (MM = 180) Anticorpo C225 C 6466 H 9982 N 1726 O 2024 S 40 (fórmula da sequência de aminoácidos) (MM = )

8 O exemplo do fator sanguíneo IX humano Hidroxilação (OH) γ-carboxilação (Gla) Glicosilação (CHO), sulfatação (SO 3 ) e fosforilação (PO 3 )

9 O exemplo do anticorpo monoclonal Erbitux Camundongo Humano Quimera AC anti-egfr Genes Genes Construção híbrida Erbitux AC quimérico anti-neoplásico ~75% humano

10 O exemplo da eritropoetina (EPO) N-Glicosilação: Asn (24,38,83) α1-6 Fuc Nac-Glc β1-4 Nac-Glc Eritropoetina O-Glicosilação: α2-6 S Ser (126) Nac-Gal β1-3 Gal Nac-Glc β1-4 α2-3 Gal S α Man β1-4 α α1-6 α1-3 Man Man β1-2 β1-2 Nac-Glc Nac-Glc β1-4 β1-4 Gal Gal α2-3 α2-3 S S Nac-Glc β1-4 Gal S α2-3 S α2-3 Fonte: Kratje (2004)

11 Um biofármaco de 2 a geração: EPO hiperglicosilada (Aranesp) Eritropoetina de 1 a geração Aranesp: 2 sítios de N-glicosilação extras Meia vida: 8,5 h 25,3 h

12 O processo de produção

13 O processo de produção Desenvolvimento da linhagem celular Cultivo celular em biorreatores Downstream processing (separação das células, purificação do produto) Formulação

14 O processo de produção Desenvolvimento da linhagem celular Cultivo celular Purificação Formulação e envase Clonagem e expressão do gene de interesse Seleção do clone mais adequado Banco mestre e de trabalho Formulação do meio de cultivo Tipo de biorreator e modo de operação Técnicas a serem empregadas Número de etapas e combinação entre elas Maximização do rendimento x grau de pureza Adjuvantes Novas formas de administração Permeando todas as fases: - registro de dados - controle de qualidade de matérias-primas e produto - garantia da qualidade, aspectos regulatórios

15 O objetivo final: um processo economicamente viável Cultivatio n Purification Filling FINAL PRODUCT ACTIVE INGREDIENT

16 O avanço em 20 anos Source: Wurm (2004), Nat Biotechnol 22:1393.

17 Produtos em comercialização Produtos em comercialização e perspectivas

18 Principais grupos de produtos Citocinas (interferons, interleucinas) Fatores de crescimento hematopoiético (EPO, G-CSF) Hormonios (hgh, insulina, FSH) Fatores de crescimento (IGF, proteínas morfogênicas ósseas) Fatores da coagulação sanguínea recombinantes (FVIII, FIX) Enzimas (t-pa, glucocerebrosidase) Anticorpos monoclonais (Campath, Avastin) Proteínas de fusão e imunoconjugados (Enbrel: IgG1/TNFR, Zevalin: IgG1/droga citotóxica)

19 Exemplos de produtos comerciais Produto Indicação Célula Aprov. Humulin (insulina) diabetes E. coli 1982 Activase/Alteplase (t-pa) infarto CHO 1986 Benefix (fator IX) hemofilia B CHO 1997 Epogen (EPO) anemia CHO 1989 Avonex (β-interferon) esclerose múltipla CHO 1996 Herceptin/Trastuzumab (MAb) câncer de seio CHO 1998 Refacto (fator de coagulação) hemofilia A CHO 2000 ProstaScint (MAb, diagn. in vivo) câncer de próstata hibridoma 1996 Simulect/Basiliximab (MAb) rejeição de órgãos Sp2/ Campath (MAb) leucemia CHO 2001 Avastin/Bevacizumab (MAb) câncer coloretal CHO 2004 hemoglobinuria (PNH) Soliris/Eculizumab Xolair/Omalizumab (MAb) asma NS0 CHO

20 Produtos aprovados e em desenvolvimento 1 Fonte: Walsh (2003)

21 O caso específico dos anticorpos monoclonais terapêuticos Vendas mundiais de anticorpos monoclonais terapêuticos (US$ milhoes) Target Validation Phase III Phase II Phase I Preclinic Monoclonais terapêuticos em desenvolvimento clínico (2002) MAb Murine Chimar Human Other Probabilidade de aprovação de anticorpos monoclonais Lead Compound Preclinic 29% Phase I 23% Phase II 53% Phase III 55% Registration 95% Fonte: Pharma Projects (2003)

22 Expiração de patentes na presente decada

23 Perspectivas Expiração de patentes second-entry biologicals, biossimilares, não-novos controvérsia sobre aspectos regulatórios maiores possibilidades de produção nacional incentivo à otimização de processos para redução de custos Controvérsia: como as agências regulatórias se posicionarão? Aspectos técnicos: processo/produto vs. técnicas analíticas Argumentações: empresas atualmente produtoras vs. governos Tendência: normas por produto, testes clinicos abreviados

24 Agradecimentos

25 Sugestão de leitura