Biológia

Régi ötlet, a biológia új adaptációja
A biológia nem újdonság; Az emberi növekedési hormon, az inzulin és a vörösvérsejt-stimuláló szerek kifejlesztése évtizedekkel ezelőtt megtörtént, de a célpontok exponenciálisan növekedtek az új genetikai információk és a szubcelluláris kaszkádok és betegségi folyamatok új megértésének köszönhetően. A biológia fejlesztésére használt tudományterületek közé tartozik a genomika és a proteomika, valamint a microarray, sejtkultúra és monoklonális antitest technológiák.

A genetikai és sejtfolyamatok ismereteinek bővítése potenciális új biológiai (és gyógyszer) célpontokhoz vezet a fehérjetermelési folyamat minden egyes lépésében. Ez új terápiákhoz vezet, amelyek viszont a betegségek új megértéséhez vezetnek.

A biológia új célpontokat azonosított a vérszegénység, a cisztás fibrózis, a növekedési hiány, a cukorbetegség, a hemofília, a hepatitis, a genitális szemölcsök, a transzplantátum kilökődése és a rák kezelésére. A biológia előrejelzi az olyan betegségekre való genetikai hajlamot, mint a Parkinson-kór. A nem gyógyszeres biológiai szerek közé tartoznak a tenyésztett szövetek és az immunrendszer-szuppresszánsok transzplantációhoz, valamint a növekedési faktorok a szövetek helyreállításához olyan állapotok kezelésére, mint például a diabéteszes lábfekélyek.

A kis molekulájú gyógyszerekhez hasonlóan a biológiai szerek kutatása és fejlesztése is költséges és kockázatos, és gyakran kudarccal végződik. Míg a gyógyszergyártók a leggyakoribb betegségeket és állapotokat veszik célba, a biotechnológia inkább a nehezebben kezelhető populációkat célozza meg, amelyek túl kicsik lennének ahhoz, hogy a gyógyszergyárak megtéríthessék a gyógyszerfejlesztés költségeit. Az újabb biológiai szerek azonban a széles körben elterjedt betegségeket is megcélozzák, aminek mélyreható következményei vannak: egy évente 20 dollárba kerülő, 000 dollárba kerülő gyógyszer, amely 100 emberből 1 ember számára hasznos,000 sokkal kisebb hatással van az egészségügyi terv költségeire. szerkezete, mint egy 5 dolláros,{10}}évi gyógyszer, amely 100 emberből 1 számára hasznos.

A következő kasszasikerek közül sok valószínűleg biológiai eredetű. Két antidiabetikus gyógyszer, a Symlin (pramlintid-acetát) és az Exenatide (szintetikus exendin-4) megfelel a biológiai gyógyszer definíciójának. Ugyanígy a monoklonális antitestek és a TNF-gátlók, valamint az angiogenezis-gátlók is – mint például az újonnan kiadott Avastin (bevacizumab) és az Erbitux (cetuximab).

A biológiák szerves eredete
Jelenleg nincs egyszerű módja annak, hogy meghatározzuk az összes olyan gyógyszert, amelyről a jelentések szerint biológiai eredetűek. Számos frakció létezik, amely különféle módokon kívánja meghatározni a biológiát. Egyesek szigorú definíciót alkalmaznának a biológiai szerekre, amelyek azt diktálják, hogy ezeknek a termékeknek két olyan kritikus tulajdonságuk van, amelyek megkülönböztetik fizikai felépítésüket a kémiai eredetű gyógyszerektől: csak élő rendszerek képesek előállítani őket, és a biológiai anyagok viszonylag nagy molekulák, amelyek eredendően heterogén szerkezetűek, és több száz anyagot tartalmazhatnak. aminosavak.

Egyes csoportok a biológiai szerek definícióját kiterjesztenék minden olyan anyagra, amely szerves molekulákból áll, bármilyen kicsi is legyen. Megint mások úgy érzik, hogy bármely biológiai eredetű termék nevezhető biológiainak, és még inkább úgy gondolják, hogy bármilyen összetett molekulának – függetlenül attól, hogy hogyan gyártják – ebbe az osztályba kell tartoznia. Mások olyan anyagokat tartalmazhatnak, amelyek más szervezetekben keletkeznek, de nem túl bonyolultak, mint például a vemhes kanca vizeletéből kivont ösztrogén hormonok (Premarin).

Függetlenül attól, hogy milyen meghatározást használnak, valószínűleg módosítani kell, amint új termékek kerülnek piacra. Ez a cikk néhány kivételtől eltekintve azt a definíciót használja, hogy a biológiai anyagokat vagy mikroorganizmusok vagy mamallisejtek hozták létre, és nagy, összetett molekulák, amelyek többsége fehérje vagy polipeptid.

A kémiai gyógyszerek előállítási folyamata viszonylag jól körülhatárolt, ami lehetővé teszi ezen gyógyszerek egységes nagy mennyiségben történő előállítását. A biológiai anyagok azonban összetett gyártási folyamattal rendelkeznek, amely általában kis mennyiségeket eredményez. Nehéz a biológiai anyagok mennyiségét a korai elemzésekhez és preklinikai vizsgálatokhoz használt laboratóriumi mennyiségektől a nagyobb tételekig bővíteni, és fenntartani a termék tisztaságát és a tételenkénti egyenértékűséget.

A biológiai anyagok gyakran rendkívül érzékenyek a fizikai feltételekre (hőmérséklet, nyíróerők, kémiai fázis és fény) és az enzimatikus hatásra. Általában összetett biológiai teszteket igényelnek a tételek felszabadulásához és a stabilitás értékeléséhez, nem pedig az azonosságra és tisztaságra vonatkozó kémiai teszteket.

Hogyan működnek a biológiai anyagok
A biológiai szer terápiás célpontja mindig egy gén vagy egy fehérje. Az a tény, hogy a genetikai információ minden sejtben hasonlóan dekódolódik, fajtól függetlenül, lehetővé teszi az emberek számára, hogy tanulmányozzák a férgek vagy zebrahalak génműködését.

A rekombináns DNS, amely a biológiai anyagok előállításának fontos folyamata, megköveteli a DNS izolálását az emberi sejtekből, és potenciálisan módosítani kell azt a DNS-szakaszt, be kell illeszteni baktériumokba vagy emlőssejtekbe, és az adott szervezetet vagy sejtet kifejezni. A fejlesztési folyamat több lépésben zajlik: a fehérjéket kódoló gének felkutatása, a gének klónozása, a génekhez kapcsolódó fehérjék reprodukálása, a fehérjék betegségfolyamatban betöltött szerepének meghatározása, majd a lehetséges terápia kidolgozása.

Az összes azonosított új fehérje egy sor sejtalapú vizsgálaton megy keresztül, amelyek információt nyújtanak arról, hogy egy adott fehérje hogyan változtatja meg a biológiai folyamatokat. A hatékonyság meghatározására szolgáló biológiai vizsgálatok az élő szervezetek vagy szövetek biológiai mutatóit használják fel. Ezek magukban foglalhatják a sejtalapú szövettenyészeteket, a microarray expressziós technológiát, a knockout állatmodelleket, a transzgenikus állatmodelleket és az antiszensz vagy antitesttechnológiát (pl. diagnosztikai antitest jellemzést).

A biológiai anyagokkal szemben nagyobb az immunreakciók lehetősége, mint a kémiai gyógyszerekre. A kémiai gyógyszerek molekulái túl kicsik ahhoz, hogy immunogénnek lehessen őket tekinteni, és az immunrendszer általában nem ismeri fel őket „megszállóként”. Biológiával a gyógyszertől függően az emberi immunrendszer gyorsan azonosítani tudja a molekulát, majd immunválaszt hoz létre, hogy eltávolítson egy nagy molekulát, amelyet idegen anyagnak tekint. Ez tönkreteheti – vagy ritka esetekben fokozhatja – a biogyógyszer aktivitását.

Szinte minden biológiai szer képes antitestek termelését indukálni, bár a legtöbb antitestnek jóindulatú klinikai következményei vannak. Az antitesteket apró szennyező fragmentumok, a beteg szérumával való érintkezés vagy az adagolás utáni enzimes kaszkádok okozhatják.

Biológiai anyagok komplex gyártása
A biológiai makromolekulák törékenysége és a biológiai anyagokat termelő élő sejtek érzékenysége összetett gyártási követelményeket támaszt a fermentáció, az aszeptikus feldolgozás, a tárolás és a tesztelés során. Bár a kémiai gyógyszerkészítmények hatóanyaga általában egy egyedi molekula, amely jól bevált analitikai teszteknek van alávetve, a biológiai szerek esetében az aktív komponens gyakran egy nagy makromolekula egy része. Ez a makromolekula viszont az eredeti fehérje vagy polipeptid és más biológiai anyagok módosítása, amelyek nem feltétlenül jellemezhetők egyértelműen. A fehérje- és polipeptidtermékek változó komplexeket tartalmazhatnak, ami azt jelenti, hogy változó számú azonos komponenst tartalmaznak a molekulákban. Ezenkívül a biológiai anyagok felületi cukraikban (glikoziláció) vagy hajtogatási mintáikban is eltérések lehetnek, attól függően, hogy hogyan készülnek. A biológiai anyagokkal a kiindulási anyagok mikrobiológiai szennyeződésének lehetősége is fennáll.

Mivel a biológiai anyagok gyakran heterogének a jelenlévő molekulákban és/vagy polipeptidekben, szennyeződési profiljuk az egyes tételek előállításához és teszteléséhez használt eljárásoktól függ – és ezektől függően változhat –. Biológiával meg kell határozni a fehérje keveréket, jellemezni kell a hatóanyagot és a hordozóanyagokat. Más szóval, a terméknek nem kell homogénnek lennie, ha a biológiai anyag egy molekulacsoporton keresztül hat. A vér például biológiai anyag (az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóságának osztályozása szerint), amely nem egyetlen egységes molekulából áll.

Ez nem azt jelenti, hogy hiányoznak a minőség-ellenőrzési intézkedések a biológiai gyártáshoz; valójában ennek éppen az ellenkezője igaz. Egy vegyi gyógyszer tipikus gyártási folyamata 40-50 kritikus tesztet tartalmazhat. A biológiai eljárás során 250 vagy több is lehet. A biológiai termelés speciális eljárásokat alkalmaz, amelyek nem mindig hasonlítanak a vegyi gyógyszerek előállításához használt létesítményekre, gépekre vagy berendezésekre. Az új létesítmények építése és érvényesítése aránytalanul költséges és időigényes is. Ez segít megmagyarázni a biogyártási kapacitás globális hiányát, valamint a biológiai és vegyi gyógyszerek közötti költségkülönbséget.