Deux ingénieurs de l’Université Rutgers spécialisés dans le processus de fabrication de médicaments dérivés d’organismes vivants ont créé un outil analytique qui, selon eux, accélérera la découverte et la production de médicaments biologiques qui sont souvent à la pointe de la recherche biomédicale.
Dans un article qui fait la couverture de la revue American Chemical Society Chimie analytique, les chercheurs fournissent des détails sur ce qu’ils appellent une « boîte à outils automatisée » – ou plus formellement, le N-GLYcanyzer – et son potentiel pour surveiller rapidement la qualité des médicaments pendant la production de produits biologiques, qui peuvent aller des vaccins aux protéines thérapeutiques recombinantes. Alors que la plupart des produits biologiques sont testés à la fin du processus de fabrication pour la qualité et l’uniformité, la boîte à outils Rutgers peut surveiller les produits biologiques au fur et à mesure de leur production et permettre aux médicaments de répondre aux besoins de conformité de qualité des organismes de réglementation, tels que la Food and Drug Administration des États-Unis. (FDA).
« Cet outil nous permet de surveiller la qualité des médicaments biologiques en temps quasi réel pendant le processus de biofabrication », a déclaré l’auteur Shishir Chundawat, professeur agrégé au Département de génie chimique et biochimique de la Rutgers School of Engineering. « La surveillance et le contrôle continus des processus de biofabrication sont essentiels pour garantir la qualité des médicaments. Ces outils avancés aideront l’industrie à économiser de l’argent en évitant la production de lots de médicaments ou de lots qui s’écartent des exigences réglementaires, ce qui entraînera finalement une baisse des coûts de santé au profit des patients.
Contrairement aux médicaments pharmaceutiques conventionnels fabriqués par synthèse chimique, les médicaments biologiques sont fabriqués à partir de cellules, de protéines ou de matériel génétique manipulés par des techniques biotechnologiques ou prélevés directement sur des êtres humains, des animaux ou des micro-organismes. Bien que les produits biologiques puissent offrir des types de traitements révolutionnaires, tels que les anticorps monoclonaux pour traiter le COVID-19, ils sont difficiles à fabriquer car ils sont extrêmement sensibles aux changements de l’environnement de production. Les bioprocédés sont également facilement contaminés par les microbes et peuvent être gâchés même par de légères variations des conditions de procédé telles que la température.
Le nouvel outil est une technologie d’analyse de processus automatisé (PAT) qui utilise un système de capteur de biomolécule ciblé contrôlé par un logiciel. Il abrite un processus biochimique universel actif dans la plupart des cellules vivantes appelé protéine N-glycosylation, où les protéines modifient leurs surfaces en fixant des molécules de sucre complexes appelées glycanes. Le système PAT peut suivre rapidement les changements de ces sucres et peut détecter lorsque les processus cellulaires tournent mal, par exemple lorsque les molécules de sucre ne sont pas correctement attachées ou que des sucres incorrects sont attachés aux protéines, ce qui a un impact direct sur la sécurité et l’efficacité du médicament biologique.
« Notre système permettra de produire des produits biologiques complexes avec une précision à l’échelle moléculaire », a déclaré le co-auteur Aron Gyorgypal, candidat au doctorat au Département de génie chimique et biochimique de Rutgers qui a dirigé l’étude. « Fondamentalement, nous sommes en mesure de vérifier la qualité du médicament rapidement, plusieurs fois au cours du processus, pour savoir avec certitude que le produit biologique qui est produit suit la trajectoire de réaction préférée qui répond aux attentes réglementaires et industrielles en matière de contrôle de la qualité.
Ce travail a été soutenu par la FDA en raison de l’importance d’améliorer les processus de fabrication des produits biologiques et des « biosimilaires », à savoir les versions génériques des produits biologiques de nom commercial, a déclaré Chundawat. En conséquence, les détails pour recréer ce système PAT ont été rendus facilement disponibles en ligne pour faciliter une adoption plus large par diverses parties prenantes, y compris l’industrie biopharmaceutique, ainsi que les agences de réglementation des médicaments.
Les chercheurs ont testé la robustesse de leur PAT en suivant la fabrication du trastuzumab, un médicament biologique contre le cancer du sein, au cours de son cycle de production de 14 jours. Sur la base des résultats, ils espèrent qu’une telle technologie permettra d’augmenter considérablement la production de biosimilaires.
Les régulateurs fédéraux ont hésité à autoriser la production à grande échelle de biosimilaires en raison de problèmes de qualité et de sécurité, a déclaré Chundawat. « La FDA aura beaucoup plus confiance dans un produit pharmaceutique qui dispose d’outils analytiques avancés similaires utilisés pour surveiller son processus de fabrication », a déclaré Chundawat.
Aron Gyorgypal et al, Plate-forme analytique de processus intégrée pour la surveillance automatisée de la glycosylation liée à l’anticorps monoclonal, Chimie analytique (2022). DOI : 10.1021/acs.analchem.1c05396