BIOLOŠKO PRIMERLJIVA ZDRAVILA Prof. dr. Borut Štrukelj, mag.farm. EMEA: izvedenec za biološka zdravila Ph. Eur: izvedenec za biološka zdravila
KAJ SO BIOLOŠKA ZDRAVILA? Izraz Biološka zdravila je preširok, saj lahko zajema tako sodobna biološka zdravila, pridobljena s tehnologijo rekombinantne DNA, kot tudi zdravila, pridobljena z izolacijo iz rastlin ali živali (alkaloidi, flavonoidi, kri in krvni proizvodi) ali fermentorsko biotehnologijo (antibiotiki, steroidi, vitamini)
Prvi začetki bioloških zdravil. 100 let nazaj: Serumska terapija 1893 Imunizacija konja: Emil von Behring
RAZELITEV BIOLOŠKIH ZDRAVIL Večino sodobnih bioloških zdravil uvrščamo med rekombinantna biološka zdravila, ki jim pravimo tudi biotehnološka zdravila. To so rekombinantne učinkovine, rekombinantna monklonska protitelesa in rekombinantna cepiva
Podrobnejša delitev po skupinah: 1) Biološka zdravila, pridobljena z izolacijo: rastlinski sekundarni metaboliti (alkaloidi, flavonoidi, antioksidanti), živalski in človeški hormoni (insulin, rastni hormon), kri in krvni izdelki, antibiotiki, steroidi, celično in tkivno inženirstvo, klasična cepiva 2) Biološka zdravila, pridobljena s sintezo: sintezni peptidi (kalcitonin, oksitocin, vazopresin, itd)
3. Genske učinkovine: terapevtski geni, vstavljeni v vektor za vnos v organizem s pomočjo virusnega ali nevirusnega vnosa 4. Monoklonska protitelesa, pridobljena s klasično hibridomsko tehnologijo 5. Rekombinantna biološka zdravila (biotehnološka zdravila): rekombinantni proteini, rekombinantna monoklonska protitelesa (končnica mab) in rekombinantna cepiva
Prva generacija bioloških zdravil Citokini Hormoni in peptidi Koagulacijski dejavniki/ Protitelesa Cepiva In antagonisti Inhibitorji Abciximab Hepatitis Vaccine Interferon alfacon-1 Insulin Eptacog alfa Adalimumab LymeDiseaseVaccine Interferon alfa-2a Antihemophilic Alemtuzumab Diphtheria/Tetanus/ Interferon alpha-2b Factor (3) Arcitumomab Pertussis Vaccine Moroctocog alfa Basiliximab Rotavirus Vaccine (FVIII mutein) Bevacizumab Interferon beta-1a Epoetin alfa Nonacog alpha Gemtuzumab Encimi Interferon beta-1b Epoetin beta Desirudin Ibritumomab Alteplase (t-pa) Interferon gamma-1b Lepirudin Infliximab Reteplase Aldesleukin (IL-2) Drotrecogin-alfa Palivizumab Tenecteplase (TNK-t-P) Filgrastim (G-CSF) Follitropin alfa (Protein C act.) Rituximab Monteplase Follitropin beta α1-proteinase Trastuzumab Dornase-alfa (RNase) Lenograstim (G-CSF) Somatropin inhibitor Omalizumab Imiglucerase Molgramostim (GM-CSF) Glucagon Efalizumab Agalsidase alfa and beta Sargramostim (GM-CSF) Teriparatide (PTH 1-34) Catuximab Laronidase Tasonermin (TNF-a) Salmon Calcitonin Daclizumab Rasburicase Becaplermin (PDGF-BB) Thyrotropin-alfa Panitumumab Oprevelkin (IL-11) Choriogondotropin A2 Ranibizumab Anakinra (IL-1-RA) Osteogenic Protein-1 Fuzijski proteini Dibotermin alpha (BMP-2) Denileukin diftitox Pegvisomant (hgh antagonist) Etanercept Nesiritide (natriuretic peptide) Alefacept Lutropin-alfa
GLOBALNO TRŽIŠČE BIOLOŠKIH ZDRAVIL Tržni delež bioloških zdravil narašča iz leta v leto: 650 18% 550 10 14 401 Tržni delež Biofarmacevtikov v % 296 6 8 Prodaja v mjd US$ 17 32 55 90 1999 2002 2005 2009 E Celokupna prodaja Prodaja Biofarmacevtikov
Biološko primerljiva zdravila EMEA Guideline, FDA Concept paper Sinonimi: biološko podobna zdravila, biosimilarna zdravila (biosimilars) follow-on biologics, similar biological medicinal products, biogenerics, second entry biologics
Značilnosti generičnih učinkovin:pogoji za pridobitev dovoljenja za promet Čas Potek patenta Registarcija generika Če ima identično strukturo, jakost in delovanje, pridobi dovoljenje: Majhna sintezna molekula Potrebna bioekvivalenca Brez obširnih kliničnih študij Lahko se sklicuje na podatke inovativnega zdravila
ZAKAJ NA PODROČJU BIOLOŠKIH ZDRAVIL NI GENERIKOV? Za razliko od majhnih, sinteznih zdravil, velja za biološka zdravila rek: od produkcijskega procesa je odvisna struktura nastalega proteina! Značilnosti bioloških zdravil: imajo visoko molekulsko maso imajo kompleksno trodimenzionalno strukturo proizvedeni so s pomočjo živih organizmov so pogosto heterogene molekule zelo težko se jih ovrednoti v celoti s fizikalno-kemičnimi analitičnimi metodami in določi njihovo biološko delovanje (še posebej večje in pa glikozilirane molekule ) ponovljivost njihovega proizvodnega procesa je odvisna od biološke aktivnosti, inhišnih standardov so lahko imunogeni kot posledica tega, je njihova proizvodnja veliko bolj zapletena.
a) Kompleksnost bioloških zdravil Razlika v velikosti med nekaterimi učinkovinami: Zdravilo Molekulskamasa (kda) Število aminokislin Propranolol 0.259 Jih ni Fluoksetin 0.346 Jih ni Kalcitonin 4.5 32 Humani rastni hormon 22.0 191 Faktor VIII 264 2332
Proteini: velikost, struktura in kompleksnost Complexity Size Majhna sintezna molekula Aspirin 21 atoms Bike ~ 20 lbs Velika biološka molekula hgh ~ 3000 atoms Car ~ 3000 lbs Največje biološke molekule kot IgG Antibody učinkovine ~ 25,000 atoms F16 Jet ~ 25,000 lbs (without fuel) Source: Genentech
Kompleksnost strukture nekaterih bioloških zdravil
b) Razlike v potrebnem naboru identifikacijskih metod Določitev strukture in čistote majhnih sinteznih molekul: IR, UV, MS, NMR Določitev strukture in čistote bioloških molekul: FTIR, CD, Edmanova degradacija, X-žarkovna analiza, NMR, SDS-PAGE, CE, IF, peptidno mapiranje, glikansko mapiranje, Western blot analiza, ELISA, MALDI-TOF masna spektrometrija
c) Potencialna imunogenost Biološka zdravila so proteini ali glikoproteini in lahko v organizmu izzovejo imunski odgovor Ime produkta protein indikacija % bolnikov s protitelesi Refacto Faktor VIII hemofilija 24-30% Intron A, Roferon A Interferon alfa Hepatitis C 7-12% Avonex, Rebif, Betaseron Interferon beta Multipla skleroza 12-45%
Sintezne molekule: relativno enostaven proces sinteze d) Proizvodni proces Biološka zdravila: zapleten proces z uporabo živih celic ali organizmov
Proizvodnja rekombinantnega proteina je kompleksen, visoko zahteven proces DNA Vector Kloniranje v vektor Prenos informacije v celico Zapleteno čiščenje e.g., bacterial or mammalian cell Kompleksna fermentacija Končna oblika
Biološko primerljiva zdravilna učinkovina: nekoliko drugačen proces drugačna učinkovina Drugi proizvajalec uporablja... DNA Vector Verjetno drug vektor Izražanje (ekspresija) Kloniranje Drug fermentorski sistem Verjetno enako gensko informacijo Drugačna medprocesna kontrola Downstreaming Drugačen postopek čiščenja Drug ekspresijski sistem e.g., bacterial or mammalian cell fermentacija Formulacija Verjetno druga formulacija
Dva kompleksna biofarmacevtika torej ne moreta biti identična, ampak podobna IDENTIČNOST PODOBNOST Pictures taken from: http://savingsandclone.com/news/press_room.html Torej,, Biogenrikov NI!.
NA OSNOVI PRIKAZANEGA TRDIMO, DA GENERIKOV PRI BIOLOŠKIH ZDRAVILIH NI! BIOLOŠKA ZDRAVILA KLASIČNA ZDRAVILA Originalna Originalna/ inovativna Generična Generična? Biološko primerljiva zdravila
Tryptophan-eosinophila myalgia syndrome Production strain changed-purification modified Unrecognised impurity caused EMS (>1300 cases, 38 deaths) Immunogenicity of GM-CSF Non-immunogenic: immunosuppressed patients ABs in non-immunosuppressed patients VARNOST: najpomembnejši dejavnik! Thrombopoietin immunogenicity Pegylated rhumgdf: highly immunogenic persistent thrombocytopenia => development programme stopped 1998: Increased incidence of PRCA with EPREX SC Related to formulation change (change HSA to Tween 80) Appearance of neutralising ABs to EPO Leachates from uncoated stoppers reacting with Tween 80 SC route was withdrawn in most countries Source: Dr Chris Holloway, PRA
Regulatorne oblasti morajo torej zagotoviti: VARNA in UČINKOVITA biološko primerljiva zdravila. Kaj pa biosimilarji izven EU?
BODOČI TRENDI IN PERSPEKTIVE - Razvoj bioloških zdravil druge generacije (darbepoetin, peg-eritropoetini, insulini s spremenjeno aminokislinsko sestavo (Lis-pro, Aspart, glargin), pegilirane rekombinantne učinkovine (peginterferon, pegfilgastim), hesilirani proteeini, lipoproteini - Razvoj novih transportnih oblik rekombinantnih učinkovin (intranazalni, pulmonalni, peroralni vnos) - Genska zdravila (virusni in nevirusni dostavni sistemi, vnos okvarjenih genov v celico, RNAi tehnologija)
Pegilirana biološka zdravila Načini vnosa genskih zdravil