Aspectos Científico-Técnicos en el Diseño y Producción de Fármacos Biotecnológicos Julio Delgado Boada Biotechnova S.A.S direccioncientifica@biotechnova.com jdelgado25450@Yahoo.com AGOSTO 2013

¿Que se Consideran Fármacos Biotecnológicos?

¿Que es un Biotecnológico? Biológicos: Producto Farmacéutico manufacturado utilizando organismos vivos ó parte de él (células, tejidos, etc) Ejemplos: vacunas profilácticas, producto sanguíneos, antibióticos Biotecnológicos: Productos Biológicos Terapéuticos producidos por tecnología DNA recombinante Ejemplos: Anticuerpos Monoclonales Proteínas Recombinantes Péptidos Vacunas Terapéuticas

El producto es el proceso pues son moléculas muy complejas, difíciles de fabricar, de copiar, de purificar y de caracterizar. Estructura: lo med.biotecnológicos son proteínas o glicoproteínas alto peso molecular: Infliximab (149.000 Da), Factor VIII (264.000 Da), mientras que Aspirina 180 Da y Linezolid 337 Da. Gran número de

Primer producto farmaceútico recombinante, 1982

Antes… páncreas insulina de cerdo ADN Purificación bioquímica (gen de la insulina humana) insulina humana (recombinante) bacterias o levaduras (ingeniería genética) Antes… páncreas Purificación bioquímica insulina de cerdo

Actualmente hay >500 medicamentos biotecnológicos en investigación, >100 comercializados y se estima que en el 2012 sean el 12% del mercado con una proyección de ser el 50% en el 2020.

Fármacos Biotecnológicos Insulina Humana Alfa Interferón Hormona de Crecimiento Humano Activador Tisular del Plasminógeno Factor de Crecimiento Epidérmico Eritropoyetina (EPO) Etanercept Rituximab

Medicamentos Biotecnológicos Bajo Desarrollo: Por categoría Terapéutica 2004 2006 2008 Cáncer/Condiciones Relacionadas 154 210 254 Enfermedades Infecciosas 43 50 162 Trastornos del Sistema Inmunológico 26 44 59 Otros 17 18 35 Infección del VIH/SIDA y Condiciones Relacionadas 22 34 Trastornos Respiratorios 14 13 27 Enfermedad Cardiovascular 19 25 Trastornos de la Sangre 2 10 20 Trastornos de la Piel 7 Diabetes/Condiciones Relacionadas 15 Trastornos Neurológicos 16 Trastornos Digestivos 11 Trastornos Genéticos 9 Transplantes 3 4 Condiciones de la Vista 5 6 8 Trastorno del Crecimiento 324 418 633

Medicamentos Biotecnológicos Bajo Desarrollo: Por categoría de Producto 2004 2006 2008 Vacunas 90 62 223 Anticuerpos Monoclonales 76 160 192 Hormonas Recombinantes/Proteínas   43 66 Otros 34 44 Terapia Genética 23 46 38 Terapia Celular 11 21 Interferones 10 18 16 Antisentido 14 20 Interleukinas 8 Factores de Crecimiento 7 5

Caducidad de patentes de medicamentos biológicos Producto Marca® Laboratorio Expiración UE Expiración USA EPO  Eprex® Amgen/J&J Caducada 2012 EPO  Neorecormon® Roche Interferón  1b Betaferon® Bayer G-CSF Neupogen® Amgen 2013 Interferón  2b Intron-A ® Schering-Plough Interferón  2a Roferon-A ® NA Receptor TNF  Enbrel® Amgen/Wyeth 2010 2009 Anti-TNF  Remicade® 2011 Anti-CD20 MabThera® 2015 Anti-HER2 Herceptin® 2014 Anti-EGFR Erbitux® Merck-Serono Anti-VEGF Avastin® 2019 2017 Las patentes de las primeros medicamentos biotecnológicos caducaron en los años 2004-2008 y comenzaron a debatirse el tema de las copias de estos medicamentos, de forma similar a los genéricos de los medicamentos quimicos. Ledford H. The same but different. Nature, 2007; 449: 274-276

Como se Desarrolla un Fármaco Biotecnológico Desarrollo de la célula hospedera (clon productor) Establecimiento de un banco de clones Producción de la proteína (principio activo) Purificación Análisis Formulación Almacenaje y manipulación

Anatomía de un vector de expresión Constructo de Expresión

SISTEMAS BIOLOGICOS PARA LA PRODUCCION DE BIOTECNOLOGICOS Microorganismos Bacterias levaduras Células animales Animales Transgénicos Vegetales transgénicos Antibióticos Péptidos simples Vacunas Moléculas simples Resistencias naturales a virus y químicos Proteínas terapéuticas Anticuerpos Moléculas complejas Proteínas terapéuticas Anticuerpos Moléculas complejas No hay necesidad de reactores Cultivos en bioreactores Cultivos celulares en bioreactores No hay necesidad de reactores Bacterias levaduras hongos Cultivos de células mamíferos Ratones de investigación Vacunos, ovinos Genética simple Genética compleja Genética compleja Genética simple Insulina Hormona hGH Vacuna Hepatitis B Activador tisular de plasminógeno tPA Anticuerpos terapéuticos Hormona hGH Vitamina A Beta Caroteno

ERITROPOYETINA Epo glicosilación en 3 sitios de N-linked glicosilación en tres residuos de asparagina y O-linked glicosilación en un residuo de serina. ERITROPOYETINA

Chinese Hamster Ovary Cells (CHO) Muy utilizadas para la producción de proteínas que no se pueden producir en E. coli ó levaduras Es el caso de aquellas proteínas que requieren plegamientos (folding), glicosilación ó que son tóxicas en bacterias

Cultivo de Célula Animal Correcta glicosilación Pueden expresar proteínas de gran tamaño (> 50 kd) Algunas células (e.g., CHO cells) pueden crecer como cultivos en suspensión Expresión extracelular

PRODUCCION DE PROTEINAS RECOMBINANTES CLONAJE DEL GEN Introducción en un sistema biológico Upstream process Downstream Process Formulación Producto final

Flujo Típico de un Proceso Biotecnológico (Feed 4) (Feed 2) Centrifuga (Feed1) Ampolleta Inóculo ezpansión (Feed 3) Cryo-preservación Concentración / Diafiltración Chrom 2 Chrom 1 Chrom 3

Banco celular de trabajo Sistema de Banco de Células Banco celular de trabajo Banco celular Master

CONTROL DEL PRODUCTO FINAL Identidad Pureza Potencia Estabilidad

Caracterización de las Proteínas Electroforesis SDS-PAGE Inmunoquímica (ELISA, Western blot) Mapeo peptídico Dicroísmo circular Cristalografía Electroforesis capilar Cromatografía líquida Espectrometría de masa

ELECTROFORESIS DE PROTEINAS 1 - Marcadores de peso molecular 2 – 4 biofármaco innovador 5 – 7 biofármaco en evaluación

CROMATOGRAFIA LIQUIDA DE ALTA RESOLUCION B A biofármaco innovador B biofármaco en evaluación

MAPEO PEPTIDICO (*) (*) espectro de masas 0 –biofármaco innovador 0 – biofármaco en evaluación

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