Biofármacos:

desenvolvimento atual

Leda R. Castilho

Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)COPPE – Programa de Engenharia Química

Laboratório de Engenharia de Cultivos Celulares (LECC)

Produtos biotecnológicos para a saúde humana

VacinasDiagnóstico (in

Biofármacos

Vacinas

Terapias gênicasTerapias celulares

e células-tronco

Diagnóstico (in vitro e in vivo)Biotecnologia

para Saúde

Produtos complexos…

VP 2

VP 1

ProteinsPolypeptides

VirusesCapsidsCapsidomers

DNAPlasmids

Células(células-tronco embrionárias em frascos T e em microcarregadores, marcadas com DAPI e OCT-4)

Proteínasrecombinantes

Ácidos nucleicos

Vírus Partículas pseudo-

virais

� Vendas mundiais de US$ 79 bilhões em 2007, com crescimento anual de ~15%

� Número crescente de moléculas aprovadas Novos biofármacos e

vacinas aprovados

Aspectos de mercado

moléculas aprovadas a cada ano

� Expectativa de representar nos EUA em 2010: � 50% dos novos produtos

aprovados pelo FDA� 17% de todas as prescrições

vacinas aprovados

Proteínas de uso terapêutico: biofármacos

� Proteínas de uso terapêutico:� avanços no entendimento da base molecular das doenças

revelaram a sua existência� produzidos naturalmente pelo organismo em mínimas

quantidades � inicialmente desincentivou a sua produção para aplicação médica em larga escala

Proteínas terapêuticas

para aplicação médica em larga escala

� Produzidos por técnicas da Biotecnologia Moderna: � Tecnologia do DNA recombinante� Tecnologia de hibridomas (ex.: anticorpos monoclonais

terapêuticos)

� Usadas no tratamento de doenças importantes:� Câncer, anemia, hemofilia, infarto agudo do miocárdio, etc.

Produtos grandes e complexos

OH

O

O

O H

O

Maior complexidade gera:• maior dificuldade de caracterização completa do produto

Anticorpo C225C6466 H9982 N1726 O2024 S40

(fórmula da sequência de aminoácidos)

(MM = 146.000)

O

O

Ácido acetil salicílico C9H8O4

(MM = 180)

produto• maior dificuldade de consistência na sua produção

O exemplo do fator sanguíneo IX humano

γ-carboxi-lação (Gla)

Hidroxilação (OH)

Glicosilação (CHO), sulfatação (SO3) e fosforilação (PO3)

O exemplo do anticorpomonoclonal Erbitux

AC anti-EGFR Genes Genes Construção híbridaCamundongo Humano Quimera

Erbitux

AC quimérico anti-neoplásico~75% humano

O exemplo da eritropoetina (EPO)

N-Glicosilação: Asn (24,38,83)

Nac-Glc

Nac-Glc

ββββ1-4Fuc

αααα1-6

ββββ1-4

Manαααα αααα

Eritropoetina

ManMan

αααα1-6 αααα1-3

Nac-Glc

Nac-Glc Nac-Glc

Nac-Glc

ββββ1-2 ββββ1-2

Gal Gal

Gal Gal

ββββ1-4

ββββ1-4ββββ1-4

ββββ1-4

S

S S

S

αααα2-3

αααα2-3 αααα2-3

αααα2-3

Fonte: Kratje (2004)

O-Glicosilação:

Ser (126)

Nac-Gal

Gal

S

αααα2-3

ββββ1-3S

αααα2-6

Um biofármaco de 2a geração: EPO hiperglicosilada (Aranesp)

Eritropoetina de 1a geração Aranesp: 2 sítios de N-glicosilação extras

Meia vida: 8,5 h 25,3 h

O processo de produçãoO processo de produção

O processo de produção

Desenvolvimento daDesenvolvimento dalinhagem celularlinhagem celular

Cultivo celularCultivo celularem biorreatoresem biorreatores

Downstream processingDownstream processing(separação das células, (separação das células, purificação do produto)purificação do produto)

FormulaçãoFormulação

Desenvolvimento da linhagem celular

Cultivo celular

Clonagem e expressão do gene de interesseSeleção do clone mais adequadoBanco mestre e de trabalho

Formulação do meio de cultivoTipo de biorreator e modo de operação

O processo de produção

Purificação

Formulação e envase

Técnicas a serem empregadasNúmero de etapas e combinação entre elasMaximização do rendimento x grau de pureza

AdjuvantesNovas formas de administração

Permeando todas as fases:- registro de dados- controle de qualidade de matérias-primas e produto- garantia da qualidade, aspectos regulatórios

O objetivo final: um processoeconomicamente viável

CultivationCultivation

PurificationPurification

FillingFilling

ACTIVEINGREDIENT

FINALPRODUCT

O avanço em 20 anos

Source: Wurm (2004), Nat Biotechnol 22:1393.

Produtos em comercializaçãoProdutos em comercializaçãoe perspectivas

• Citocinas (interferons, interleucinas)

• Fatores de crescimento hematopoiético (EPO, G-CSF)

• Hormonios (hGH, insulina, FSH)

• Fatores de crescimento (IGF, proteínas morfogênicas ósseas)

Principais grupos de produtos

• Fatores de crescimento (IGF, proteínas morfogênicas ósseas)

• Fatores da coagulação sanguínea recombinantes (FVIII, FIX)

• Enzimas (t-PA, glucocerebrosidase)

• Anticorpos monoclonais (Campath, Avastin)

• Proteínas de fusão e imunoconjugados (Enbrel: IgG1/TNFR, Zevalin: IgG1/droga citotóxica)

Exemplos de produtos comerciais

Produto Indicação Célula Aprov.

Avonex (β-interferon) esclerose múltipla CHO 1996

Benefix (fator IX) hemofilia B CHO 1997

Epogen (EPO) anemia CHO 1989

Activase/Alteplase (t-PA) infarto CHO 1986Humulin (insulina) diabetes E. coli 1982

Herceptin/Trastuzumab (MAb) câncer de seio CHO 1998

Refacto (fator de coagulação) hemofilia A CHO 2000

ProstaScint (MAb, diagn. in vivo) câncer de próstata hibridoma 1996

Simulect/Basiliximab (MAb) rejeição de órgãos Sp2/0 1998

Campath (MAb) leucemia CHO 2001Avastin/Bevacizumab (MAb) câncer coloretal CHO 2004

Xolair/Omalizumab (MAb) asma CHO 2003Soliris/Eculizumab (MAb) hemoglobinuria (PNH)NS0 2007

Produtos aprovados e em desenvolvimento

1

Fonte: Walsh (2003)

O caso específico dos anticorpos monoclonais terapêuticos

Phase II

Phase III

MAb Murine Chimar Human Other

Monoclonais terapêuticos em

desenvolvimento clínico (2002)

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Vendas mundiais de anticorpos

monoclonais terapêuticos

(US$ milhoes)

0 100 200 300

Preclinic

Phase I

Fonte: Pharma Projects (2003)

0

1000

2000

3000

4000

19951996199719981999200020012002200320042005

Target

Validation

Lead

Compound

Preclinic

29%

Phase I

23%

Phase II

53%

Phase III

55%

Registration

95%

Probabilidade de aprovação de anticorpos monoclonais

Expiração de patentes na presente decada

�Expiração de patentes

� “second-entry biologicals”, “biossimilares”, “não-novos”

� controvérsia sobre aspectos regulatórios

� maiores possibilidades de produção nacional

� incentivo à otimização de processos para redução de

Perspectivas

� incentivo à otimização de processos para redução de

custos

�Controvérsia: como as agências regulatórias se posicionarão?

� Aspectos técnicos: processo/produto vs. técnicas analíticas

� Argumentações: empresas atualmente produtoras vs. governos

� Tendência: normas por produto, testes clinicos abreviados

Agradecimentos

Sugestão de leitura

www.editoraroca.com.br www.taylorandfrancis.com