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Perché la bioproduzione è così difficile?
All'inizio di quest'anno, l'azienda biotecnologica Genzyme con sede a Cambridge ha annunciato l'ultimo di una serie di ritardi nella produzione di Fabrazyme, un farmaco biologico che cura una rara malattia genetica, dopo che un lotto del farmaco è risultato contaminato. La notizia ha seguito una battuta d'arresto più grave nel 2009, quando sia Fabrazyme che un altro farmaco sono stati contaminati da un virus; il problema ha chiuso l'impianto di produzione e ha creato gravi carenze.
L'ingegnere chimico del MIT Chris Love mira a rendere più prevedibile la produzione di farmaci biologici.
Genzyme non è solo in questi problemi. I farmaci biologici, prodotti attraverso un processo biologico piuttosto che la sintesi chimica, una categoria che include proteine ricombinanti, vaccini e anticorpi, sono il segmento in più rapida crescita dell'industria farmaceutica. Nel 2008, quasi il 30 percento delle entrate dei primi 100 farmaci proveniva dai prodotti biologici, una cifra che dovrebbe salire al 50 percento entro il 2014.
Ma gli stessi fattori che rendono potenti i farmaci biologici li rendono anche una sfida da produrre. In genere imitano le proteine e altre molecole presenti negli organismi viventi e possono colpire entità dannose, come alcune cellule cancerose, con grande precisione; molti dei nuovi farmaci più promettenti per il cancro e altre malattie rientrano in questa classe. I prodotti biologici tendono ad essere molecole più grandi e complesse rispetto ai farmaci sintetizzati attraverso reazioni chimiche, il che aumenta le sfide di produzione e le rende costose. Una singola dose di alcune terapie biologiche può costare 10.000 dollari.
I prodotti biologici sono spesso prodotti da cellule che crescono in un bioreattore, una vasca progettata per mantenere condizioni accuratamente calibrate. Poiché le cellule sono vive, ogni volta che si avvia un reattore, il risultato può essere leggermente diverso, afferma chris amore , un ingegnere chimico che fa parte del MIT Programma di ricerca sulla bioproduzione . Questa variabilità intrinseca rende il processo sia costoso che imprevedibile.
Un altro problema è che affinché i farmaci biologici ottengano l'approvazione dalle agenzie di regolamentazione, non è sufficiente che il farmaco stesso sia approvato, come nel caso dei farmaci a piccole molecole; anche la procedura di fabbricazione deve essere approvata. Sebbene ciò sia importante per motivi di sicurezza, rende anche costoso modificare il processo di produzione dopo che è stato approvato e ciò scoraggia l'innovazione. Quando il farmaco è sul mercato, stai lavorando con la vecchia tecnologia, dice Charles Cooney , un ingegnere chimico al MIT. Devi bloccare la tecnologia molti anni prima del lancio di un prodotto commerciale.
E anche quando si sviluppano farmaci sperimentali, i produttori tendono ad attenersi a metodi che in precedenza si sono dimostrati sicuri. Di conseguenza, i nuovi progressi nella biologia dei sistemi e nella microtecnologia non sono stati integrati nella bioproduzione, afferma Love.
I ricercatori usano questo microchip per cercare cellule in grado di produrre proteine in modo più prolifico.
Lui e altri ricercatori sperano di cambiare la situazione rendendo la bioproduzione più prevedibile. Uno degli obiettivi di Love è assicurarsi che le cellule che producono questi costosi farmaci siano il più produttive possibile, il che dovrebbe ridurre i costi. Per fare ciò, i ricercatori sfruttano le naturali differenze di produttività tra le cellule. Favoriscono le mutazioni per creare variabilità genetica e quindi utilizzano i microchip per analizzare il comportamento delle singole cellule, scegliendo la più prolifica per la produzione su larga scala.
Una seconda grande sfida nella bioproduzione è garantire la qualità dei farmaci, il che è complicato perché i farmaci a base di proteine devono piegarsi in una forma tridimensionale e devono avere le etichette chimiche appropriate. E poiché questi farmaci sono prodotti in condizioni favorevoli ai microbi, possono essere infettati da virus. Molti errori vengono commessi perché non disponiamo delle giuste analisi per misurare il prodotto o il processo, afferma Cooney. La produzione si colloca su un percorso critico tra la scienza e il paziente e dovrebbe essere integrata nel continuum dello sviluppo dei farmaci. Penso che la maggior parte delle aziende sappia di dover investire presto nella produzione, ma non si impegnano abbastanza nello sviluppo dei processi all'inizio.