Использование технологии Biacore при разработке биологических препаратов

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.