Desenvolvimento de VacinasEtapas e Considerações

Prof. Ricardo Portela

Desenvolvimento de VacinasDesenvolvimento de Vacinas

Processo complexo- várias etapas

O objetivo final é o licenciamento de um produto seguro, imunogênico e efetivo

Um produto produzido de forma consistente, o mais rápida possível e barata.

Pesquisa e Desenvolvimento de Vacinas

• Se a infecção natural resulta em proteção…– Mimetizar a resposta natural ao máximo

possível!

• Se a infecção natural não é resolvida pelo sistema imune do hospedeiro…– Se prepare para um longo e difícil programa…

Se você vai começar hoje…• Definir o seu antígeno alvo! Antigen discovery

• Método de delivery do antígeno:– Vírus vivo atenuado– Vacina de DNA– Proteína recombinante– Vetor viral

• Forma de fabricação de antígeno definida:– Células mamíferas, ovos embrionados, fungos, bactérias, células de

inseto…

Se vamos começar a produzir o antígeno…

• Análise correta de seus parâmetros• Consistência da produção de antígeno:

– Estabilidade– Pureza– O quanto de variabilidade é aceitável?

Como analisar o que está sendo feito?

• Validação dos ensaios de análise– Sensibilidade, limites de detecção,

quantificação– Reprodutibilidade, repetitividade– Reagentes, operadores, tempo…

• Equipamento associado deve ser todo validado– Software, hardware, equipamentos físicos…

De 1775 a 1925 3 vacinas em 150 anos 1 vacina / 50 anos

De 1925 a 1990 16 vacinas em 165 anos 1 vacina / 4 anos

De 1990 a 2000 10 vacinas em 10 anos 1 vacina / 1 ano

P&D em Vacinas!Desenvolvimento em ascensão!

P&D em Vacinas!Desenvolvimento em ascensão!

Já provados:• Glicoconjugados

• Proteínas Recombinantes(Moraxella, HSV, HPV)

• Virus atenuados empiricamente(RSV, Rotavirus)

• Virus como vetores(Influenza)

• Adjuvantes(AlPO4)

Novos:• Engenharia genética para atenuação

de MO

• Adjuvantes e Imunopotenciadores (Citocinas, Saponinas, Lipossomas,

produtos bacterianos)

• Peptídeos sintéticos• (HIV, TB, Malaria, Alzheimer’s)

• Vacinas de DNA (HIV, Cancer)

• Sistemas de delivery / carreadores (Minireplicons, eletroporação…)

Desenvolvimento de Vacinas – Approach tradicional

R&D Pre- Clinical Fase 1 Fase 2 Fase 3 Aprovação Para o

Mercado

Estudos Clínicos

6.5Anos 7

TOTAL: 15 anos

1.5

Estratégia de Desenvolvimento – Approach Animal

P&D Pre- Clinica

Fase 1 Fase 2 Fase 3 Aprovação

Para o Mercado

TOTAL: Descohecido

Estudos de Eficáia animal

Pesquisa e DesenvolvimentoIdentificar Antígeno

Produzir

Antígeno

Testes em

animais

Proof of Concept

Fase I III Aprov

x

Registro/

Mercado

x10-20M$ 50-100M$ 500-1B$

x x 1-10 anos 2-3anos 2-4 yrs 1 yr

x

Linha de Produção

Facilities

II

Pesquisa per se

Desenvolvimento Pré-Clínico

Desenvolvimento Clínico

Desenvolvimento de Vacina

Fase 0a Discovery per se

Fase 0bPesquisa transicional

Fase 0cPesquisa não-clínica

Estágio de Desenvolvimento:A. Discovery e estágios Pré-Clínicos

B. Fases Clínicas / Estágiosi. Fase Iii. Fase IIiii. Fase IIiv. Fase IV

Fase 0a: Discovery per se

• Pesquisador identifica um possível candidato a nova vacina • Identificação de sinais que podem indicar um potencial

imunogênico• Ideia pode vir de:

– Observação direta e pessoal– Literatura científica– Conhecimento de práticas tradicionais– Screening sistemático

• O processo de pesquisa pode progredir lentamente; o pesquisador pode encontrar obstáculos e resultados inconclusivos

Fase 0b: Pesquisa Transicional

• Pesquisador tenta caracterizar o princípio ativo principal de um extrato, p. ex.

• Investigações em como produzir e analizar finamente o princípio ativo

• Experimentação biológica com relação às suas ações em células e tecidos

Fase 0c: Pesquisa não-clínica

• Testes biológicos em sistemas celulares, tecidos para obter evidências de eficácia – princípio de prova – proof of principle

• Estudos rigorosos e controlados com modelos biológicos– Indica se ou não o princípio é biologicamente ativo– Indica se é passível para utilização na espécie alvo

• Há de se ter um fornecimento suficiente e bem caracterizado de provas

Justificar a aplicabilidade do uso de modelos animaos

Imunidade protetora correlata?

Ponte para a resposta em humanos! Suporte para a seleção da dose efetiva em

humanos

Demonstrar consistência de fabricação – controle de mudanças

Considerações para o uso e seleção de modelos animais

• Espécie– Susceptibilidade ao patógeno pela via de exposição indicada para a vacinação

• Similaridade de resposta imune– Similaridade de doença e patogênese– Similaridade de Ativação da Resposta Imune

• Objetivos do estudo• Manipulações requeridas• Custo• Facilidade de espaço e nível de biossegurança• Disponibilidade de animais

Estudos Não-Clínicos Vacinais

Caracterização do produto

Atenuação (organismos vivos)

Inativação / Reversão

Ausência de contaminantes

Pirogenicidade

Potência, imunogenicidade

Desafio / Estudos de Proteção (modelo animal)

Estudos de toxicidade

Exemplo

Fase 0a Discovery per se

Fase 0b Pesquisa Transicional

Fase 0c Pesquisa não-clínica

Um pesquisador sabe que uma população

determinada usa uma erva local como forma

de prevenção de determinada doença,

Mas a erva contém vários compostos de interesse, dos quais muitos podem ser o

princípio ativo

Isolamento do princípio ativo, e

explorações quanto as suas possíveis

açóes biológicoas em células e tecidos.

Métodos de produção e análise

dos compostos.

Estudos de ligação a receptores e ativação

da resposta em modelo animal

Exemplo: O caso da Malária

Modelos animaisSegurança, imunogenicidade, tolerância, eficácia

Segurança , tolerância, imunogenicidiade

Humanos voluntários não imunes em áreas não

endêmicas.

Voluntários humanos e desafio não patogênico experimental

Fase IIa: voluntários não imunesPhase IIb: Voluntários imunesEficiência vacinal, eficácia, segurança, tolerância, aceitação

Residentes em áreas endêmicas. Grupos especiais pequenos.

Residentes em áreas endêmicas. Grupos grandes, grandes comunidadesDesafio natural

Eficiência vacinal, eficácia, segurança, tolerância, aceitação

Eficiência vacinal, eficácia, segurança, tolerância, aceitaçãoEstratégia vacinal

FASE 0Pre-clinica

FASE 1Clinica

FASEIIClinica

FASE III

FASE IV

DESENVOLVER QQUER VACINA É DIFÍCIL

Pode levar de 10 a 20 anos para se desenvolver uma vacina, com custo de milhares de milhões

de dólares.

Fase 4 Fase 3

Fase 1Pré-clinicaLaboratório

Fase 2

Como definir a eficácia de uma vacina?

• 3 abordagens principais:– Resultados de ensaios clínicos (vacinação/desafio)

– Parâmetros de resposta imune (se aceitável para determinada doença)

– Modelos animais de teste, se aceitável (Animal Rule)

Como definir a eficácia de uma vacina?

• Dois trials vacinais com resultados coerentes são suficientes para determinar a eficácia de uma vacina – standard

• Um trial pode ser suficiente, se os resultados são claramente negativos

• Dados robustos – multicentro!

Primeira FaseÊnfase em segurança– Caracterização da fonte– Matérias primas

caracterizadas– Teste e limpeza de

impurezas– Descrição do processo

de produção– Desenvolvimento de

ensaios– Formulação– Qualidade

Segunda FaseAvaliação científica– Desenvolvimento de

ensaios– Aumento de

Estabilidade– Formulação

continuamente desenvolvida

– Caracterização do produto final

– Controle de pontos críticos

– Padrões de referência– Qualidade

Terceira FaseControle e Validação– Otimização do processo– Validação do processo e

do ensaio– Especificações– Consistência da

produção de cada lote– Qualidade

Desenvolvimento do Processo de Produção

Pontos Críticos a Serem Considerados

•Como a doença no modelo animal e compara com a doença em humanos? Todos os processos patogênicos mais importantes são considerados?

•Demonstrar a correlação da proteção em humanos com a proteção em animais.

•O mecanismo de proteção está claramente definido?

Pontos Críticos a serem considerados

•Existem ensaios de validação disponíveis?

•O material a ser usado em desafio foi bem caracterizado e tem via de administração e dosagem determinados?

•Como a proteção é definida?

•Existem subtipos a serem considerados?

•Considerações estatísticas corretas?

27

1967 1985 1989 19951976

Johnson1963 - 69

Nixon1969 - 74

Ford1974 - 77

Carter1977 - 81

Reagan1981 - 89

Bush1989 - 93

Clinton1993 - 01

John Massab descreve virusInfluenza atenuado Primeoros estudos

Humanos 6:2 CAIV

Estudos de eficáciaCAIV/TIV

Primeiro trial com FluMisttm

2003

Bush, “W” 2001-

Exemplo:Vacina viva para Influenza

FDA VRBPAC Review - #1

FDA VRBPAC Review - #2

Licença

6/17/03

Formação da

Empresa

Vacinas Virais

Vacinas Bacterianas

Vacinas para Fungos (possíveis alvos)

E como chegar lá…

Stage 4 Review

Proof of ConceptStage 0

Product & Process Definition

Stage 1A

Dose &Scale Definition

Stage 1B

Proof of Efficacy &Manufacturability

Stage 2

WMAPreparation

Stage 3

License &LaunchStage 4

Marketing

Clinical/Regulatory

Process

Analytical Assays

Serology Assays

Product Definition,Packaging & Stability

Supply / Production

Marketing Needs Report

Pre-Launch StrategyWorldwideMarketing

Plan

Proof of Concept-Clinicals

Product, Process and Formulation DevelopmentProcess Support

and Optimization

Validate Potency,Safety &

Ster. Assay

Validate Raw Material, Stability and Release Assay

Evaluate AssayPerformance

Develop & Evaluate HighThroughput Serology Assay

ManufacturingFeasibility

Studies

EconomicFeasibilityAssessment

Mfg.. Strategy

Prepare Prelim.Eng.. & Basis of

Design

InspectionPreparation

Prepare LabLots for POC

Clinicals

Prepare Pilot Lots for Dose

Ranging

PreparePhase 3

Quality Lots

PrepareConsistency

LotsPrepare Launch Quantities of Vaccine

Start Stage 0 Stage 0 Review Stage 1A Review Stage 1B Review Stage 2 Review Stage 3 Review

Dose Defined

Regulatory Assessment

Proof of ConceptBridging Studies

Dose RangingStudies

Process Assessment-Clinicals Efficacy Studies

Consistency Studies

Scale Defined

LPO

Submit IND

Prepare WMASupport WMA &

Extend Expiry

First Sale

Release WMA Approval

Product, Process & Formulation Finalized

Kit Vendor Development of Serology Assays Capable of Evaluation Post-Vaccination and Post-Disease Seroconversion

ID Parameterfor POCClinicals

Stage 1Anal.& Process

Plan

Spec.. Strategy & Rationale

Validate In-Process and Product Characterization

AssaysUpdate Spec. Strategy

& Rationale

Transfer Assays

Update Spec. Strategy & Rationale

Update Spec. Strategy & Rationale

Detail Design

OrderEquipment

Build and ValidateFacility

Statement of Interest (SOI)

RMCApproval

Facilities

Early ResearchStability

Experiments Preliminary Product & Packaging Definition

Probe & Clinical Lot Stability StudiesPilot Lot

Stability Studies

Final Product & Primary

Package DefinitionPost-Launch Product and

Packaging SupportFilling and Packaging Development

Launch and AnnualStability Studies

Full Scale Lot Stability Studies

Market Container Stability Studies

Final SecondaryPackage Definition

The eight Millennium Development Goals By WHO

•MDG 1: To eradicate extreme poverty and hunger

•MDG 2: To achieve universal primary education

•MDG 3: To promote gender equality

•MDG 4: To reduce child mortality

•MDG 5: To improve maternal health

•MDG 6: To combat HIV/AIDS, malaria, and other diseases

•MDG 7: To ensure environmental sustainability

•MDG 8: To develop a global partnership for development