Биологические препараты, представленные антителами, цитокинами и гормонами, используются для лечения разных заболеваний, включая артрит, рак и диабет. В отличие от традиционных низкомолекулярных лекарственных средств структура биопрепаратов является сложной, а их действие может проявляться посредством высокоспецифичного связывания с несколькими молекулами-мишенями. На этапе разработки и контроля качества используется ряд аналитических технологий для определения свойств биологических препаратов, включая их структурную целостность и действие.
Жизненный цикл биологического препарата обычно составляет более 30 лет. Продолжительность ранней стадии разработки может составлять более 5 лет. Этап первоначальной разработки в рамках поздней стадии может быть завершен довольно быстро – приблизительно за год. Технология дорабатывается параллельно с началом первых клинических исследований. Поздняя стадия разработки может длиться 2–5 лет в зависимости от продолжительности клинических исследований. После утверждения первоначальных показаний к применению разрабатываемый продукт может оставаться на этапе производства и контроля качества более 20 лет. В этот период могут добавляться дополнительные показания. Примером вышесказанного служат такие успешно продаваемые биопрепараты, как Ритуксан™, Герцептин™, Энбрел™, Ремикейд™, Хумира™, Авастин™ и Лантус™, которые были одобрены к применению в 1997–2004 гг.
На ранних этапах разработки особое внимание уделяется лекарственной субстанции и предполагаемому механизму действия. В этот период для разработки биологических препаратов используются преимущественно мишень-ориентированные методы. Механизм действия терапевтических антител проявляется через связывание с мишенью (антителом), но также может быть представлен FcR-зависимым и комплементарным связыванием. Механизм действия цитокинов и гормонов реализуется посредством связывания с рецепторами. Базовое соединение (соединение-лидер) должно вызывать требуемый функциональный ответ целевой молекулы, характеризоваться достаточной биодоступностью и биораспределением, а также быть безопасным.
На поздней стадии для такого соединения определяется несколько критических показателей качества (Сritical Quality Attributes, CQA), то есть свойств, которые обеспечивают его безопасность и клиническую эффективность, включая данные о том, как оно взаимодействует с белками-мишенями. Важные показатели CQA, связанные с технологическими процессами (включая целостность белка, однородность, наличие белков клетки-хозяина, ДНК клетки-хозяина, а также веществ, высвобождаемых при производстве или из упаковочного материала), определяются путем оценки риска на основе предыдущего опыта и имеющихся знаний, а также с использованием методов контроля.
Для каждого шага технологического процесса устанавливаются критические технологические параметры (Critical Process Parameters, CPP), которые могут влиять на показатели CQA. Также определяется стратегия управления. Выполняемый в биотехнологической лаборатории анализ обеспечивает надлежащий процедурный контроль культивирования клеток и очистки. Определение параметров CPP и стратегии управления гарантирует соответствие параметрам CQA и упрощает верификацию. Чтобы обеспечить это, в нормативных руководствах по производству биотехнологических и биологических продуктов прописаны требования к процедурам тестирования и критерии приемлемости.
Поздняя стадия разработки включает технологическую разработку, разработку состава и клинические исследования. Технологическая разработка на этапе химического производства и контроля (Chemical Manufacturing and Control, CMC) включает подбор линии клеток для экспрессии белка, разработку процесса культивирования клеток и очистки лекарственной субстанции. Фармацевтическая разработка предусматривает подбор эксципиентов для готового продукта. Задача технологической разработки – добиться высокого выхода продукта и экономичности процесса. Это помогает получить свойства, соответствующие исходным показателям CQA, а также обеспечить контроль над процессом и минимизировать содержание примесей. Этап фармацевтической разработки включает стабилизацию конечного продукта до необходимого уровня, выбор лекарственной формы и работу над фармакокинетическим профилем. На всех этапах поздней стадии разработки выполняется мониторинг исходных и анализ возможных новых показателей CQA. Перед переходом к производству определяется полный перечень показателей CQA и процедуры их контроля. Этап производства и контроля качества (QC) предусматривает разработку системы поставок продукта со стабильным качеством.
Анализы на основе связывания лигандов – ключевая технология определения характеристик биологических препаратов. Она широко используется в таких лабораторных методах, как SPR и ELISA. Системы Biacore и анализы связывания лигандов, разработанные подразделением GE Healthcare Life Sciences, основываются на технологии SPR и используются для определения свойств антител уже более 20 лет.
Показания системы Biacore основаны на измерении молекулярной массы, и любое событие связывания может быть определено без использования меток.
Показания поступают непрерывно, гарантируя контроль качества на протяжении всего события связывания. Это также позволяет анализировать данные с учетом ответов на реакцию связывания, полученных в одной или нескольких определенных временных точках (анализ точек отчета), либо путем сравнения или даже подбора кривых связывания для определения показателей кинетики и аффинности.
Технология Biacore на основе связывания лигандов – это методика анализов прямого связывания, ориентированная на соответствующие взаимодействия, предоставляющая информацию о происходящих связываниях, а также способная определять даже очень слабые взаимодействия. Эта технология отличается от метода непрямого детектирования ELISA с использованием меченого вторичного реагента, в рамках которого показатели регистрируются при менее определенной точке времени, а слабые взаимодействия могут оказаться незамеченными.
Анализы ELISA и Biacore могут использоваться в прямом и конкурентном форматах в самых разных ситуациях, когда данные о связывании требуются для подтверждения и количественного определения присутствия аналита или определения свойств и подтверждения биологической активности. Определение свойств событий связывания незаменимо при подтверждении показателей CQA и проведении испытаний форсированной деградации. Кроме того, эти методики дополняют или даже являются основой для количественного определения действующего вещества. Хотя аналитическое оборудование для анализов ELISA и Biacore часто очень похоже, нет никакой гарантии, что реагенты окажутся взаимозаменяемыми.
Технология Biacore позволяет исследователю наглядно представлять данные, полученные при анализе нескольких образцов.
Такое эффективное отображение данных делает результаты анализов Biacore относительно легко интерпретируемыми. Данные Biacore часто являются более точными, чем данные ELISA, ввиду того, что анализы Biacore включают меньшее количество этапов и предусматривают более строгий контроль времени и температуры.
