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Uma nova forma de fabricar pequenos lotes de biofármacos sob demanda, O sistema pode ser rapidamente reconfigurado para produzir uma variedade de drogas proteicas.

Biofarmacêuticos, uma classe de medicamentos que compreende proteínas como anticorpos e hormônios, representam um setor em rápido crescimento da indústria farmacêutica. Eles são cada vez mais importantes para a “medicina de precisão” – medicamentos adaptados aos perfis genéticos ou moleculares de grupos específicos de pacientes.

Tais medicamentos são normalmente fabricados em grandes instalações dedicadas a um único produto, usando processos que são difíceis de reconfigurar. Esta rigidez significa que os fabricantes tendem a concentrar-se nos medicamentos necessários a muitos pacientes., enquanto medicamentos que poderiam ajudar populações menores de pacientes podem não ser fabricados.

Para ajudar a disponibilizar mais desses medicamentos, Pesquisadores do MIT desenvolveram uma nova maneira de fabricar rapidamente produtos biofarmacêuticos sob demanda. Seu sistema pode ser facilmente reconfigurado para produzir diferentes medicamentos, permitindo a alternância flexível entre produtos conforme necessário.

“A biofabricação tradicional depende de processos únicos para cada nova molécula produzida,”diz J.. Cristóvão Amor, professor de engenharia química no MIT e membro do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT. “Demonstramos uma única configuração de hardware que pode produzir diferentes proteínas recombinantes de forma totalmente automatizada., maneira mãos-livres.”

Os pesquisadores usaram este sistema de fabricação, que pode caber em uma bancada de laboratório, para produzir três biofármacos diferentes, e mostraram que são de qualidade comparável às versões disponíveis comercialmente.

Love é o autor sênior do estudo, que aparece na XX edição da revista Biotecnologia da Natureza. Os principais autores do artigo são os estudantes de pós-graduação Laura Crowell e Amos Lu, e o cientista pesquisador Kerry Routenberg Love.

Um processo simplificado

Biofarmacêuticos, que geralmente tem que ser injetado, são frequentemente usados ​​​​para tratar o câncer, bem como outras doenças, incluindo doenças cardiovasculares e doenças autoimunes. A maioria desses medicamentos é produzida em “biorreatores” onde bactérias, levedura, ou células de mamíferos produzem grandes quantidades de uma única droga. Esses medicamentos devem ser purificados antes do uso, então todo o processo de produção pode incluir dezenas de etapas, muitos dos quais requerem intervenção humana. Como um resultado, pode levar semanas a meses para produzir um único lote de um medicamento.

A equipe do MIT queria criar um sistema mais ágil que pudesse ser facilmente reprogramado para produzir rapidamente uma variedade de medicamentos diferentes sob demanda.. Eles também queriam criar um sistema que exigisse muito pouca supervisão humana, mantendo ao mesmo tempo a alta qualidade da proteína necessária para uso em pacientes..

“Nosso objetivo era automatizar todo o processo, então, depois de configurar nosso sistema, você pressiona 'ir' e depois volta alguns dias depois e está purificado, medicamento formulado esperando por você,”Crowell diz.

Um elemento-chave do novo sistema é que os pesquisadores usaram um tipo diferente de célula em seus biorreatores – uma cepa de levedura chamada Figos de pastor. A levedura pode começar a produzir proteínas muito mais rapidamente do que as células dos mamíferos, e eles podem crescer para densidades populacionais mais altas. Além disso, Figos de pastorsecreta apenas cerca de 150 para 200 proteínas próprias, em comparação com cerca 2,000 para ovário de hamster chinês (DAR) células, que são frequentemente usados ​​para produção biofarmacêutica. Isto faz com que o processo de purificação de medicamentos produzidos por Figos de pastor muito mais simples.

Os pesquisadores também reduziram bastante o tamanho do sistema de manufatura, com o objetivo final de torná-lo portátil. Seu sistema consiste em três módulos conectados: o biorreator, onde a levedura produz a proteína desejada; um módulo de purificação, onde a molécula da droga é separada de outras proteínas usando cromatografia; e um módulo, em que o fármaco de proteína é suspenso num tampão que preserva-lo até que ele atinja o paciente.

neste estudo, os pesquisadores usaram sua nova tecnologia para produzir três diferentes drogas: hormônio de crescimento humano; interferão alfa 2b, o qual é utilizado para tratar o cancro; e factor estimulante de colónias de granulócitos (GCSF), o qual é usado para impulsionar o sistema imunitário de doentes a receber quimioterapia.

Eles descobriram que, para todas as três moléculas, os medicamentos produzidos com o novo processo tinham as mesmas características bioquímicas e biofísicas das versões fabricadas comercialmente. O produto GCSF comportou-se de forma comparável a um produto licenciado da Amgen quando testado em animais.

A reconfiguração do sistema para produzir um medicamento diferente requer simplesmente fornecer à levedura a sequência genética da nova proteína e substituir certos módulos para purificação.. Com colegas do Rensselaer Polytechnic Institute, os pesquisadores também desenvolveram um software que ajuda a criar um novo processo de purificação para cada medicamento que desejam produzir. Usando esta abordagem, eles podem criar um novo procedimento e começar a fabricar um novo medicamento dentro de cerca de três meses. Em contraste, desenvolver um novo processo de fabricação industrial pode levar 18 para 24 meses.

Fabricação descentralizada

A facilidade com que o sistema alterna entre a produção de diferentes medicamentos pode permitir muitas aplicações diferentes. Para um, poderia ser útil para a produção de medicamentos para tratar doenças raras. atualmente, tais doenças têm poucos tratamentos disponíveis, porque não vale a pena para as empresas farmacêuticas dedicar uma fábrica inteira à produção de um medicamento que não é amplamente necessário. Com a nova tecnologia do MIT, a produção em pequena escala de tais medicamentos poderia ser facilmente alcançada, e a mesma máquina poderia ser usada para produzir uma grande variedade de tais drogas.

Outro uso potencial é a produção de pequenas quantidades de medicamentos necessários para “medicina de precisão”.,”que envolve administrar a pacientes com câncer ou outras doenças medicamentos específicos para uma mutação genética ou outra característica de sua doença específica. Muitos desses medicamentos também são necessários apenas em pequenas quantidades.

“Este artigo é um avanço importante na possibilidade de produzir e desenvolver bioterapêuticos no local de atendimento, e torna a medicina personalizada uma realidade,” diz Huub Schellekens, professor de biotecnologia médica na Universidade de Utrecht, na Holanda, que não estava envolvido na pesquisa.

Estas máquinas também poderiam ser implantadas em regiões do mundo que não possuem instalações de fabricação de medicamentos em grande escala..

“Em vez de manufatura centralizada, você pode mudar para a fabricação descentralizada, então você pode ter alguns sistemas na África, e então é mais fácil levar esses medicamentos a esses pacientes, em vez de fabricar tudo na América do Norte, enviando para lá, e tentando mantê-lo frio,”Crowell diz.

Este tipo de sistema também poderia ser usado para produzir rapidamente os medicamentos necessários para responder a um surto como o do Ébola..

Os pesquisadores agora estão trabalhando para tornar seu dispositivo mais modular e portátil, bem como experimentar a produção de outras terapias, incluindo vacinas. O sistema também poderia ser implantado para acelerar o processo de desenvolvimento e teste de novos medicamentos, dizem os pesquisadores.

“Você poderia prototipar muitas moléculas diferentes porque você pode realmente construir processos que são simples e rápidos de implantar. Poderíamos estar olhando na clínica em um monte de diferentes ativos e tomar decisões sobre quais os que realizam a melhor clinicamente numa fase inicial, uma vez que poderia potencialmente atingir a qualidade ea quantidade necessária para esses estudos,”Diz Routenberg Amor.

A pesquisa foi financiada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada da Defesa, SPAWAR Systems Center Pacific, eo apoio Koch Institute (testemunho) Subsídio do Instituto Nacional do Câncer.


Fonte:

https://news.mit.edu

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