طريقة جديدة لتصنيع دفعات صغيرة من المستحضرات الصيدلانية البيولوجية على الطلب, نظام يمكن إعادة تكوين بسرعة لإنتاج مجموعة متنوعة من الأدوية البروتينية.

المستحضرات الصيدلانية البيولوجية, فئة من العقاقير التي تتألف البروتينات مثل الأجسام المضادة والهرمونات, يمثل القطاع سريع النمو لصناعة الأدوية. انهم أهمية متزايدة ل "طب دقيق" - المخدرات مصممة تجاه مواصفات جينية أو الجزيئية لمجموعات معينة من المرضى.

يتم تصنيع هذه العقاقير عادة في المنشآت الكبيرة مخصصة لمنتج واحد, باستخدام العمليات التي يصعب إعادة تكوين. هذه الصلابة تعني أن الشركات المصنعة تميل إلى التركيز على الأدوية التي يحتاجها الكثير من المرضى, بينما الأدوية التي يمكن أن تساعد السكان أقل من المرضى قد لا يتم.

للمساعدة في جعل أكثر من هذه الأدوية متوفرة, طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة جديدة لتصنيع المستحضرات الصيدلانية البيولوجية بسرعة على الطلب. نظامهم يمكن إعادة تشكيلها بسهولة لإنتاج الأدوية المختلفة, تمكين التبديل مرن بين المنتجات وتكون هناك حاجة إليها.

"biomanufacturing التقليدية تعتمد على العمليات فريدة لكل جزيء جديد الذي يتم انتاجه,"يقول J. كريستوفر الحب, أستاذ الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو في معهد MIT كوخ لأبحاث السرطان التكاملية. واضاف "لقد أظهرت تكوين الأجهزة واحد التي يمكن أن تنتج البروتينات المؤتلف مختلفة في مؤتمتة بالكامل, بطريقة حرة اليدين ".

وقد استخدم الباحثون هذا النظام التصنيع, الذي يمكن أن يصلح على الفوق المختبر, لإنتاج ثلاثة المستحضرات الصيدلانية البيولوجية المختلفة, وأظهرت أنها من نوعية مماثلة لالإصدارات المتوفرة تجاريا.

الحب هو مؤلف بارز في دراسة, الذي يظهر في قضية XX من مجلة طبيعة التكنولوجيا الحيوية. المؤلفين الرئيسيين ورقة هي طلاب الدراسات العليا لورا كروويل وعاموس لو, وبحث العلماء كيري Routenberg الحب.

عملية مبسطة

المستحضرات الصيدلانية البيولوجية, والتي عادة ما يكون ليتم حقنه, وغالبا ما تستخدم لعلاج السرطان, فضلا عن غيرها من الأمراض بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية واضطرابات المناعة الذاتية. ويتم إنتاج معظم هذه الأدوية في "المفاعلات الحيوية" حيث البكتيريا, خميرة, أو خلايا الثدييات بعنف كميات من كبيرة من دواء واحد. يجب تنقية هذه الأدوية قبل الاستخدام, وبالتالي فإن عملية الإنتاج بأكملها يمكن أن تشمل عشرات من الخطوات, وكثير منها تتطلب تدخل بشري. كنتيجة ل, يمكن أن يستغرق أسابيع أو أشهر لإنتاج دفعة واحدة من دواء.

أراد فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من أجل التوصل إلى نظام أكثر مرونة التي يمكن برمجتها بسهولة لإنتاج بسرعة مجموعة متنوعة من الأدوية المختلفة على الطلب. انهم يريدون أيضا لخلق نظام من شأنه أن يتطلب القليل جدا من الرقابة الإنسان مع الحفاظ على جودة عالية من البروتين المطلوبة للاستخدام في المرضى.

"كان هدفنا لجعل العملية برمتها الآلي, مرة واحدة حتى تقوم بإعداد نظامنا, كنت اضغط على 'اذهب' ثم يعود بعد بضعة أيام، وهناك تنقيته, وضعت المخدرات في انتظاركم,"يقول كروويل.

أحد العناصر الرئيسية للنظام الجديد هو أن الباحثين استخدام نوع مختلف من الخلايا في المفاعلات الحيوية الخاصة - سلالة من الخميرة دعا pastoris Pichia. الخميرة يمكن أن يبدأ إنتاج البروتينات أسرع بكثير من خلايا الثدييات, وأنها يمكن أن تنمو إلى ارتفاع الكثافة السكانية. بالإضافة إلى, pastoris Pichiaتفرز سوى 150 إلى 200 البروتينات من تلقاء نفسها, مقارنة بنحو 2,000 لالمبيض الهامستر الصيني (TO) خلايا, والتي غالبا ما تستخدم لإنتاج الصيدلانية البيولوجية. وهذا يجعل من عملية تنقية للأدوية التي تنتجها pastoris Pichia اكثر سهولة.

الباحثون أيضا انخفاض كبير في حجم نظام التصنيع, مع الهدف النهائي المتمثل في جعلها المحمولة. ويتكون النظام من ثلاث وحدات متصلة: مفاعل حيوي, حيث الخميرة تنتج البروتين المطلوب; وحدة تنقية, حيث يتم فصل جزيئات الدواء من البروتينات الأخرى باستخدام الكروماتوغرافيا; ووحدة نمطية التي يتم تعليق المخدرات البروتين في منطقة عازلة يحفظ عليه حتى يصل المريض.

في هذه الدراسة, استخدم الباحثون تقنية جديدة لإنتاج ثلاثة أدوية مختلفة: هرمون النمو البشري; انترفيرون ألفا 2B, والذي يستخدم لعلاج السرطان; ومحببة عامل تحفيز مستعمرة (GCSF), والذي يستخدم لتعزيز جهاز المناعة من المرضى الذين يتلقون العلاج الكيميائي.

ووجد الباحثون أن لجميع الجزيئات الثلاثة, كانت المخدرات المنتجة في عملية جديدة بنفس الصفات الكيميائية الحيوية والفيزيائية الحيوية مثل الإصدارات المصنعة تجاريا. المنتج GCSF تصرف نسبيا لمنتج مرخص من أمجين عند اختبارها على الحيوانات.

إعادة تشكيل نظام لإنتاج المخدرات المختلفة يتطلب ببساطة إعطاء الخميرة التسلسل الجيني للبروتين جديد واستبدال بعض وحدات لتنقية. مع الزملاء في معهد البوليتكنيك رينسيلار, الباحثون أيضا بتصميم البرامج التي تساعد على التوصل إلى عملية تنقية جديدة لكل دواء يريدونه لإنتاج. باستخدام هذا النهج, أنها يمكن أن تأتي مع الإجراء الجديد والبدء في تصنيع دواء جديد خلال حوالي ثلاثة أشهر. في المقابل, يمكن تطوير عملية التصنيع صناعية جديدة تأخذ 18 إلى 24 الشهور.

التصنيع اللامركزي

السهولة التي يتحول النظام بين إنتاج الأدوية المختلفة قد تمكن العديد من التطبيقات المختلفة. لواحد, أنها يمكن أن تكون مفيدة لإنتاج الأدوية لعلاج الأمراض النادرة. حاليا, لديها مثل هذه الأمراض علاجات قليلة متاحة, لأنها ليست جديرة بالاهتمام لشركات الأدوية لتكريس مصنع كامل لانتاج المخدرات على أنه لا حاجة على نطاق واسع. مع تكنولوجيا MIT جديدة, الإنتاج على نطاق صغير من هذه العقاقير يمكن أن يتحقق بسهولة, ونفس الجهاز يمكن أن تستخدم لإنتاج مجموعة واسعة من هذه العقاقير.

استخدام محتمل آخر هو انتاج كميات صغيرة من الأدوية اللازمة ل "طب دقيق,"الذي ينطوي على إعطاء المرضى الذين يعانون من السرطان أو أمراض أخرى الأدوية التي هي محددة لطفرة جينية أو ميزة أخرى من مرضهم معين. هناك حاجة إلى الكثير من هذه الأدوية أيضا بكميات صغيرة فقط.

"هذه الورقة هو اختراق مهم في إمكانية لإنتاج وتطوير biotherapeutics في نقطة الرعاية, ويجعل الطب الشخصي واقعا,"يقول هوب Schellekens, أستاذ التكنولوجيا الحيوية الطبية في جامعة أوترخت في هولندا, الذي لم يشارك في البحث.

ويمكن أيضا أن يتم نشر هذه الأجهزة في مناطق العالم التي ليس لديها مرافق التصنيع المخدرات على نطاق واسع.

"بدلا من التصنيع مركزي, يمكنك الانتقال إلى التصنيع اللامركزية, لذلك يمكن أن يكون اثنين من الأنظمة في أفريقيا, ثم أنه من الأسهل للحصول على تلك العقاقير لهؤلاء المرضى بدلا من جعل كل شيء في أمريكا الشمالية, شحنه هناك, ومحاولة لإبقائها باردة,"يقول كروويل.

هذا النوع من النظام يمكن أن تستخدم أيضا لإنتاج بسرعة الأدوية اللازمة للاستجابة لتفشي مثل الايبولا.

والباحثون يعملون الآن على جعل أجهزتهم أكثر وحدات والمحمولة, وكذلك تجريب إنتاج علاجات أخرى, بما في ذلك اللقاحات. ويمكن أيضا أن يتم نشر نظام لتسريع عملية تطوير واختبار عقاقير جديدة, ويقول الباحثون.

"هل يمكن أن يكون النماذج العديد من الجزيئات المختلفة لتتمكن من بناء حقا العمليات التي هي بسيطة وسريعة لنشر. نحن يمكن أن تبحث في العيادة في الكثير من الأصول المختلفة واتخاذ القرارات حول أي منها أداء أفضل سريريا في مرحلة مبكرة, وبما أننا من المحتمل تحقيق الجودة والكمية اللازمة لتلك الدراسات,"يقول Routenberg الحب.

وقد تم تمويل هذا البحث من قبل وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة, SPAWAR نظم مركز المحيط الهادئ, ودعم معهد كوخ (النواة) منحة من المعهد الوطني للسرطان.

مصدر:

HTTPS://news.mit.edu