Nova maniero produkti malgrandajn arojn da biofarmaciaĵoj laŭ postulo, Sistemo povas esti rapide reagordita por produkti diversajn proteinmedikamentojn.

Biofarmaciaĵoj, klaso de medikamentoj konsistantaj el proteinoj kiel ekzemple antikorpoj kaj hormonoj, reprezentas rapide kreskantan sektoron de la farmacia industrio. Ili estas ĉiam pli gravaj por "precizeca medicino" - drogoj adaptitaj al la genetikaj aŭ molekulaj profiloj de apartaj grupoj de pacientoj..

Tiaj medikamentoj estas normale produktitaj ĉe grandaj instalaĵoj dediĉitaj al ununura produkto, uzante procezojn malfacile reagoreblajn. Ĉi tiu rigideco signifas, ke fabrikistoj emas koncentriĝi pri drogoj bezonataj de multaj pacientoj, dum drogoj kiuj povus helpi pli malgrandajn populaciojn de pacientoj eble ne estas faritaj.

Por helpi disponigi pli da ĉi tiuj drogoj, Esploristoj de MIT evoluigis novan manieron rapide produkti biofarmaciaĵojn laŭ postulo. Ilia sistemo povas esti facile reagordita por produkti malsamajn medikamentojn, ebligante flekseblan ŝanĝadon inter produktoj kiam ili estas bezonataj.

"Tradicia bioproduktado dependas de unikaj procezoj por ĉiu nova molekulo kiu estas produktita,” diras J. Kristoforo Amo, profesoro pri kemia inĝenierado ĉe MIT kaj membro de Koch Institute for Integrative Cancer Research de MIT. "Ni pruvis ununuran aparataron agordon kiu povas produkti malsamajn rekombinajn proteinojn en plene aŭtomatigita, senmane."

La esploristoj uzis ĉi tiun fabrikan sistemon, kiu povas konveni sur laboratorio benktop, produkti tri malsamajn biofarmaciaĵojn, kaj montris ke ili estas de komparebla kvalito al komerce haveblaj versioj.

Love estas la altranga verkinto de la studo, kiu aperas en la XXa numero de la revuo Natura Bioteknologio. La ĉefaj aŭtoroj de la papero estas gradstudantoj Laura Crowell kaj Amos Lu, kaj esploristo Kerry Routenberg Love.

Simpligita procezo

Biofarmaciaĵoj, kiuj kutime devas esti injektitaj, estas ofte uzataj por trakti kanceron, same kiel aliaj malsanoj inkluzive de kardiovaskula malsano kaj aŭtoimunaj malsanoj. Plej multaj el ĉi tiuj drogoj estas produktitaj en "bioreaktoroj" kie bakterioj, gisto, aŭ mamulaj ĉeloj eligas grandajn kvantojn de ununura medikamento. Ĉi tiuj drogoj devas esti purigitaj antaŭ uzo, do la tuta produktada procezo povas inkluzivi dekojn da paŝoj, multaj el kiuj postulas homan intervenon. Tial, ĝi povas daŭri semajnojn ĝis monatoj por produkti ununuran aron de drogo.

La MIT-teamo volis elpensi pli lertan sistemon, kiu povus esti facile reprogramita por rapide produkti diversajn malsamajn drogojn laŭ postulo.. Ili ankaŭ volis krei sistemon kiu postulus tre malmulte da homa superrigardo konservante la altan kvaliton de proteino necesa por uzo en pacientoj..

"Nia celo estis aŭtomatigi la tutan procezon, do iam vi starigis nian sistemon, vi premas 'iri' kaj poste vi revenas kelkajn tagojn poste kaj estas purigita, formulita drogo atendas vin,” Crowell diras.

Unu ŝlosila elemento de la nova sistemo estas, ke la esploristoj uzis malsaman tipon de ĉelo en siaj bioreaktoroj - trostreĉiĝo de gisto nomata Figoj de paŝtisto. Gisto povas komenci produkti proteinojn multe pli rapide ol mamulaj ĉeloj, kaj ili povas kreski al pli altaj loĝdensoj. Aldone, Figoj de paŝtistosekrecias nur pri 150 al 200 propraj proteinoj, kompare kun ĉ 2,000 por ĉina hamstro ovario (DONU) ĉeloj, kiuj estas ofte uzataj por biofarmacia produktado. Ĉi tio faras la purigan procezon por drogoj produktitaj de Figoj de paŝtisto multe pli simpla.

La esploristoj ankaŭ multe reduktis la grandecon de la fabrikada sistemo, kun la finfina celo fari ĝin portebla. Ilia sistemo konsistas el tri ligitaj moduloj: la bioreaktoro, kie gisto produktas la deziratan proteinon; puriga modulo, kie la drogmolekulo estas apartigita de aliaj proteinoj uzante kromatografion; kaj modulo en kiu la proteina drogo estas suspendita en bufro kiu konservas ĝin ĝis ĝi atingas la pacienton.

En ĉi tiu studo, la esploristoj uzis sian novan teknologion por produkti tri malsamajn drogojn: homa kreska hormono; interferono alfa 2b, kiu estas uzata por trakti kanceron; kaj granulocita kolonistimula faktoro (GCSF), kiu estas uzata por plifortigi la imunsistemojn de pacientoj ricevantaj kemioterapion.

Ili trovis tion por ĉiuj tri molekuloj, la medikamentoj produktitaj kun la nova procezo havis la samajn biokemiajn kaj biofizikajn trajtojn kiel la komerce produktitaj versioj. La GCSF-produkto kondutis kompareble al aprobita produkto de Amgen kiam testite en bestoj.

Reagordi la sistemon por produkti malsaman medikamenton postulas simple doni al la gisto la genetikan sekvencon por la nova proteino kaj anstataŭigi certajn modulojn por purigo.. Kun kolegoj ĉe Rensselaer Polytechnic Institute, la esploristoj ankaŭ desegnis programaron, kiu helpas elpensi novan purigan procezon por ĉiu drogo, kiun ili volas produkti. Uzante ĉi tiun aliron, ili povas elpensi novan proceduron kaj komenci produkti novan drogon ene de ĉirkaŭ tri monatoj. Kontraste, disvolvi novan industrian produktadprocezon povas preni 18 al 24 monatoj.

Malcentralizita fabrikado

La facileco kun kiu la sistemo ŝanĝas inter produktado de malsamaj medikamentoj povus ebligi multajn malsamajn aplikojn. Por unu, ĝi povus esti utila por produkti drogojn por trakti maloftajn malsanojn. Nuntempe, tiaj malsanoj havas malmultajn traktadojn disponeblaj, ĉar ne indas ke medikamentaj kompanioj dediĉu tutan fabrikon por produkti drogon, kiu ne estas vaste bezonata.. Kun la nova MIT-teknologio, malgrand-skala produktado de tiaj medikamentoj povus esti facile atingita, kaj la sama maŝino povus esti uzata por produkti diversajn tiajn drogojn.

Alia ebla uzo produktas malgrandajn kvantojn da medikamentoj necesaj por "preciza medicino".," kiu implikas doni pacientojn kun kancero aŭ aliaj malsanoj medikamentoj kiuj estas specifaj por genetika mutacio aŭ alia trajto de ilia speciala malsano.. Multaj el ĉi tiuj drogoj ankaŭ estas bezonataj en nur malgrandaj kvantoj.

"Ĉi tiu artikolo estas grava sukceso en la ebleco produkti kaj disvolvi bioterapiojn ĉe la prizorga punkto., kaj faras personigitan medicinon realaĵo,” diras Huub Schellekens, profesoro pri medicina bioteknologio en Utrecht University en Nederlando, "La tradicia PDMS ne povas fari la strukturojn, kiujn vi bezonas por ĉi tiu en vitro medio, kiu povas konservi tumorajn fragmentojn vivantaj dum konsiderinda tempodaŭro..

Tiuj maŝinoj ankaŭ povus esti deplojitaj al regionoj de la mondo kiuj ne havas grandskalajn drogproduktadinstalaĵojn..

“Anstataŭ centralizita fabrikado, vi povas movi al malcentralizita fabrikado, do vi povas havi kelkajn sistemojn en Afriko, kaj tiam estas pli facile ricevi tiujn drogojn al tiuj pacientoj prefere ol fari ĉion en Nordameriko, sendante ĝin tien, kaj provante teni ĝin malvarma,” Crowell diras.

Ĉi tiu tipo de sistemo povus ankaŭ esti uzata por rapide produkti medikamentojn necesajn por respondi al eksplodo kiel Ebolo.

La esploristoj nun laboras por fari sian aparaton pli modula kaj portebla, same kiel eksperimentante kun produktado de aliaj terapioj, inkluzive de vakcinoj. La sistemo ankaŭ povus esti deplojita por akceli la procezon de evoluigado kaj testado de novaj medikamentoj, diras la esploristoj.

"Vi povus prototipi multajn malsamajn molekulojn ĉar vi vere povas konstrui procezojn simplajn kaj rapidajn por deploji.. Ni povus rigardi en la kliniko multajn malsamajn aktivojn kaj fari decidojn pri kiuj ili funkcias plej bone klinike en frua etapo., ĉar ni eble povus atingi la kvaliton kaj kvanton necesan por tiuj studoj,” Routenberg Love diras.

La esplorado estis financita fare de la Defendo Altnivela Esplorado-Projektoj-Agentejo, SPAWAR Systems Center Pacific, kaj la Koch Instituto-Subteno (kerno) Subvencio de la Nacia Kancero-Instituto.

Fonto:

https://novaĵoj.mit.edu