¡Urgente, urgente! ¡urgente! ¡La recompensa de hoy es enorme! ¡Las propiedades y características de las proteínas recombinantes aprobadas por la FDA de EE. UU. en los últimos tres años!
Figura 2: Ventas de varios fármacos recombinantes "de gran éxito" entre 2001 y 2005.
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Cinco años después, la clasificación de los tres principales mercados de medicamentos recombinantes no ha cambiado, pero sus respectivas cuotas han disminuido debido al rápido crecimiento de Enbrel, empatado en En 2005, el GM-CSF ocupó el cuarto lugar, mientras que el interferón alfa cayó al sexto lugar. Las indicaciones de la eritropoyetina humana recombinante se han ampliado desde la anemia causada por insuficiencia renal hasta la anemia causada por el cáncer o la quimioterapia contra el cáncer. Existe una gran cantidad de evidencia clínica de que la eritropoyetina humana recombinante puede mejorar la calidad de vida de los pacientes con cáncer [26]. Los próximos cinco años, su posición de liderazgo se volverá más estable en 2018. La cuota de mercado de la insulina recombinante ha disminuido, pero el lanzamiento este año de la insulina pulmonar inhalada, la insulina de acción prolongada y la insulina basal evitará que el mercado caiga. El tratamiento de la esclerosis múltiple con interferón beta se verá desafiado por fármacos de anticuerpos y fármacos de moléculas pequeñas, y su desarrollo puede verse inhibido. En uso clínico, gM-CSF puede reducir eficazmente las infecciones causadas por la neutropenia causada por la quimioterapia tumoral. El gM-CSF Neulasta de acción prolongada se puede utilizar una vez en un ciclo de quimioterapia. Tiene una gran aceptación por parte de médicos y pacientes, y su participación en el mercado se acelerará. . Enbrel ha crecido significativamente en los últimos cinco años, pero se verá fuertemente desafiado por los fármacos con anticuerpos. El interferón alfa combinado con ribavirina tiene una eficacia significativa en el tratamiento de la hepatitis viral crónica [10, 12] y tendrá un mayor crecimiento después de ser aprobado en Japón, un país con hepatitis importante. espacio. Se espera que el próximo año NovoSeven se convierta en un "éxito de taquilla" y lidere el mercado de proteínas plasmáticas recombinantes, provocando un ajuste importante en el patrón general de participación de mercado. Otros fármacos recombinantes no constituirán un gran mercado en los próximos cinco años.
Figura 3: Cambios en la distribución de fármacos recombinantes en 2001 y 2005 (2001 a la izquierda).
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II. Tendencias en investigación y desarrollo
El rápido desarrollo de fármacos recombinantes es inevitable, pero se deben resolver u optimizar varios problemas para lograr un desarrollo sostenido. Incluyendo vectores de producción y rendimientos, modificaciones de ingeniería genética y modificaciones postraduccionales, vías de administración, etc.
1. Vector de producción y rendimiento
La insuficiente capacidad de producción se ha convertido en un cuello de botella en el desarrollo de fármacos recombinantes. Tomando a Enbrel como ejemplo, menos de seis meses después de su lanzamiento en 1998, las ventas solo en los Estados Unidos excedieron la demanda anual global estimada [27], dejando una gran brecha en la escala de producción. Por ejemplo, los microbicidas que pueden usarse tópicamente para prevenir la transmisión del VIH no se han estudiado en ensayos clínicos debido a su producción insuficiente [28]. También hay muchos medicamentos que no sólo no están disponibles en los países en desarrollo, sino que son difíciles de usar incluso en los países desarrollados. Se estima que el 80% de las personas con hemofilia no tienen acceso a medicamentos, principalmente por falta de capacidad de producción. La capacidad de producción insuficiente es también una de las razones por las que los medicamentos son caros.
Las células de mamífero y Escherichia coli (E.coli) son los vectores de producción más importantes de los fármacos recombinantes comercializados (ver Figura 4). E. coli se utiliza para expresar fármacos recombinantes que no requieren modificaciones postraduccionales, como insulina, hormona del crecimiento, interferones beta e interleucinas.
Todos los fármacos recombinantes de glicoproteínas se expresan en células de mamíferos, con la excepción de ATryn, que acaba de ser aprobado para su comercialización; Activase es el primer fármaco recombinante comercializado expresado en células de mamíferos, y Epogen es el primero que se expresa en células de mamíferos "Blockbuster. " expresado en células. Las células CHO son uno de los vehículos más utilizados para la producción de fármacos glicosilados. Las células CHO son uno de los vehículos más utilizados y su glicosilación es muy similar a la glicosilación humana, pero los productos de glicosilación son una mezcla heterogénea. Las células BHK son el segundo vector más utilizado, y también se han aprobado proteínas expresadas por NSO, HEK-293 y células de la retina humana. Actualmente, existe una necesidad urgente de aumentar la producción de células de mamíferos. En la década de 1980, las densidades de células cultivadas alcanzaron un máximo de 2X106/mL, con un ciclo de producción de 7 días y un producto específico de 50 mg/L. Los datos de 2004 muestran que la densidad celular puede alcanzar hasta 10X106/ml, el tiempo de expresión efectivo es de 3 semanas y el nivel de expresión es cercano a 5 g/L, que es 100 veces mayor que el de la década de 1980 [29]. Actualmente el fermentador celular más grande del mundo ha alcanzado los 2 millones de litros. Otras cuestiones que deben abordarse en los sistemas de producción de células de mamíferos incluyen los medios sin suero, el retraso de la apoptosis y la mejora de la glicosilación [30]. Aunque las células de levadura pueden realizar la glicosilación, es muy diferente de la glicosilación humana. Tiene un alto grado de xilosilación y los fármacos recombinantes expresados tienen una vida media corta en el cuerpo y pueden producir respuestas inmunitarias. Por lo tanto, el avance más probable en este campo es la levadura P. pastoris "humanizada" [31], que puede producir glicoproteínas homogéneas con la misma glicosilación que los humanos, con un rendimiento proteico objetivo de hasta 15 g/L. de células de mamíferos, lo que plantea un grave desafío para los sistemas de expresión de células de mamíferos.
Figura 4: Porcentaje de vectores utilizados para producir fármacos recombinantes comercializados.
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Otro avance es el sistema de expresión de las plantas (la agricultura molecular tiene una baja inmunogenicidad y no es probable que cause alergias, pero puede cambiar las funciones de ciertas glicoproteínas). . Se ha utilizado para expresar más de 10 candidatos a fármacos recombinantes, uno de los cuales ha entrado en ensayos clínicos de fase II [28]. Los problemas que se abordarán con este sistema incluyen mejorar aún más el rendimiento de expresión, modificar la estructura de glicosilación mediante la "humanización" y evaluar el impacto ambiental del sistema de producción. Este innovador método de producción de animales transgénicos no se generalizará, al menos a corto plazo. El problema es que la estructura de glicosilación de las proteínas del látex de los mamíferos superiores transgénicos sigue siendo diferente de la de los humanos, lo que puede provocar cambios en la antigenicidad. La Comisión Europea de Medicamentos de Uso Humano (CHMP) se opuso a la comercialización de ATryn alegando que el número de casos clínicos era demasiado pequeño. Además, la α-glucosidasa ácida humana recombinante (nombre comercial Myozyme) de la empresa estadounidense Genzyme se produjo inicialmente en leche de conejos genéticamente modificados. Finalmente se produjo utilizando células CHO y su comercialización fue aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos. [20] . Los fármacos recombinantes también pueden expresarse en niveles elevados en las claras de huevo de pollos transgénicos, pero ninguno de los fármacos preparados en pollos transgénicos ha sido aprobado y el principal problema sigue siendo la glicosilación. Por supuesto, si el fármaco se administra por vía oral y tópica, es probable que se ignore la cuestión de la antigenicidad.
2. Modificación por ingeniería genética y modificación postraduccional de fármacos recombinantes.
Las proteínas recombinantes altamente purificadas son idénticas o muy similares a las proteínas endógenas humanas, lo que puede prevenir reacciones inmunes. Sin embargo, alrededor del 30% de los fármacos recombinantes se modifican postraduccionalmente mediante cambios de ingeniería genética u otros medios (Figura 5), la tasa de modificación genética de los fármacos proteicos recombinantes actualmente comercializados es del 38%. El propósito de alterar la estructura de la proteína es optimizar su farmacocinética sin perjudicar su función biológica y generar neoantigenicidad.
Figura 5: Proporción de medicamentos modificados genéticamente o postraduccionalmente entre los medicamentos recombinantes que ya están en el mercado
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La insulina humana recombinante es la Por ejemplo, actualmente hay una variedad de cambios de ingeniería genética en la secuencia, principalmente cambios en los aminoácidos en las posiciones B28, B29 y B30.
La primera insulina humana recombinante genéticamente modificada fue Lispro, que era una inversión entre B28 y B29 y tenía 300 veces menos probabilidades de producir dímeros y multímeros en comparación con el tipo salvaje [32]. más rápido y ejerce un efecto de acción rápida. Los mutantes de deleción también son comunes. ReFacto (factor VIII de coagulación recombinante, las ventas alcanzaron los 250 millones de dólares en 2005) es un mutante de deleción [33], que tiene buenos efectos en pacientes con hemofilia con inhibidores del factor VIII. Estudios recientes han demostrado que las repeticiones de Ankyrin (que aparecen en los glóbulos rojos, etc., y que constan de 33 aminoácidos, con un ángulo de hoja β antiparalelo y hélices α) ayudan a mejorar el reconocimiento de objetivos, la orientación de las proteínas de membrana y la estabilidad de los fármacos recombinantes [34]. . Sin embargo, la ingeniería genética para alterar secuencias debe realizarse con gran precaución, ya que algunos cambios mínimos pueden provocar cambios mayores en la conformación de las proteínas, induciendo así una respuesta inmune. Las modificaciones postraduccionales incluyen principalmente lipidación y PEGilación. La lipidación se refiere a unir el sitio valencia de los ácidos grasos a las proteínas, aumentando así la afinidad del fármaco por la albúmina sérica, prolongando el tiempo de circulación en el suero y ejerciendo un efecto duradero. La PEGilación se divide en PEGilación de un solo punto y PEGilación de múltiples puntos. También puede lograr efectos duraderos al reducir la eliminación del plasma, la degradación y la absorción mediada por receptores, y mejorar la calidad del fármaco protegiendo la seguridad de los epítopos. PEG-IFN alfa (Pegasys y PEG-Intron) y PEG-GCSF son ejemplos de PEGilación exitosa [35]. Las proteínas de fusión son proteínas que modifican genéticamente diferentes dominios funcionales de diferentes proteínas en una sola proteína, con la esperanza de tener funciones duales o nuevas. Si bien ha habido muchos intentos en este ámbito, sólo tres han sido aprobados en 25 años, lo que demuestra su dificultad. Esto es especialmente cierto en el caso de las proteínas extrañas, con sólo un caso exitoso.
3. Cambios en las vías de administración
La gran mayoría de fármacos recombinantes se administran mediante inyección o vía intravenosa, y sólo dos son spray, como Pulmozyme, que es un spray líquido. En 2006 se produjo un gran avance cuando se aprobó la comercialización de la insulina pulmonar inhalada de Pfizer y Avents, Exubera, en Estados Unidos y Europa. Como polvo seco, la insulina inhalada es más estable que los aerosoles líquidos y la dosis es más fácil de controlar. Por supuesto, Exubera es muy caro y las autoridades británicas se niegan a utilizarlo porque cuesta 18 dólares adicionales por paciente a la semana. De todos modos, cambiará la forma en que se trata a muchas personas con diabetes, aliviando su sufrimiento e impulsando la investigación de otros medicamentos para reemplazar la vía inyectable. Algunas instituciones y empresas de investigación en China han logrado avances gratificantes en la investigación sobre la administración transdérmica de medicamentos y la administración de medicamentos por inhalación pulmonar. Sin embargo, cabe señalar que la insulina inhalada pulmonar entró en la fase III de investigación clínica en 1999 [36] y sólo ha sido aprobada hasta ahora, por lo que la dificultad es imaginable. En este sentido, las mayores dificultades técnicas residen en la precisión de la dosificación y la estabilidad del fármaco.
III. Problemas y desafíos que enfrentan los medicamentos recombinantes
Algunos analistas comparan el mercado de los medicamentos recombinantes con una hermosa mariposa. ¿Pero cuánto tiempo puede volar una mariposa? ¿Cómo evolucionará? En otras palabras, ¿ha madurado el mercado de fármacos recombinantes? No ha habido nuevas categorías de productos que hayan tenido un impacto significativo en el mercado en los últimos 10 años, y la inversión en I+D ha sido relativamente estable (de 2002 a 2004, la inversión total en I+D de las empresas biofarmacéuticas se mantuvo estable en 15 mil millones de dólares durante tres años consecutivos). años [37]), que indican que el mercado está demasiado maduro, esto limitará el desarrollo continuo del mercado, que es el desafío que plantea el mercado mismo. Analizando objetivamente el desarrollo de otras tecnologías terapéuticas, creemos que el mercado de fármacos recombinantes no encontrará desafíos reales en el corto plazo, pero sí existen amenazas potenciales.
1. Retos de otras terapias para el mercado de fármacos recombinantes
Muchas indicaciones de fármacos recombinantes se deben a la deleción de proteínas o la pérdida de función causada por un solo gen o una causa clara y simple , como la hemofilia y la diabetes tipo I, que son muy adecuadas para la terapia génica.
Imagínense, si los genes de las drogas recombinantes pueden regularse y expresarse en el cuerpo humano, ¿adónde irá el mercado de las drogas recombinantes? ¿Tendrá la terapia génica un impacto importante en el mercado de fármacos recombinantes a corto plazo? El hecho es que desde 1989, aproximadamente 1140 productos de terapia génica han entrado en estudios clínicos, sólo unos pocos han entrado en estudios clínicos de fase III [20], ninguno se ha comercializado en los Estados Unidos y Europa, y muchos productos han sido cancelados debido a circunstancias inesperadas. muertes en estudios clínicos. Actualmente, en mi país sólo existe la terapia génica "Jinsamasheng", basada en el gen humano p53, cuya comercialización se aprobó en noviembre de 2003. Productos similares ya han entrado en ensayos clínicos de fase III en los Estados Unidos. La razón por la que se ha retrasado su comercialización es porque la aprobación de la FDA de los EE. UU. se basa en cambios en las tasas de supervivencia a 5 años, mientras que la aprobación de mi país se basa en la reducción del tumor. . La terapia génica puede ingresar al mercado en grandes cantidades sólo si logra avances en áreas clave como la especificidad, la estabilidad, la controlabilidad y la antigenicidad de la administración del gen objetivo. Es previsible que la terapia génica difícilmente represente un gran desafío para los fármacos recombinantes dentro de cinco a diez años. La generación de células (similares a los islotes) inducida por células madre no ha logrado los avances esperados y su camino clínico puede estar más lejos que la terapia génica. El mecanismo de acción de los fármacos de anticuerpos o aptámeros es apuntar específicamente a la unión e inhibir la unión de compuestos, mientras que el mecanismo de acción de la mayoría de los fármacos recombinantes son las proteínas (funciones) complementarias, por lo que los fármacos de anticuerpos y los aptámeros solo inhibirán los compuestos. Fármacos recombinantes cuyo mecanismo de acción plantea un serio desafío, como Enbrel y el interferón beta.
2. El impacto de la era de los medicamentos recombinantes genéricos en la estructura del mercado de los medicamentos recombinantes.
La ley actual del mercado de medicamentos es: después de que expire el período de protección de las patentes de los nuevos medicamentos. Se lanzarán medicamentos genéricos y el precio de los medicamentos nuevos será de aproximadamente 15, lo que afectará en gran medida la rentabilidad del medicamento. Por ejemplo, el período de protección de la patente de Zocor (un medicamento hipolipemiante de molécula pequeña), que ha sido el segundo en ventas de medicamentos recetados durante cinco años consecutivos, expirará este año. Su versión genérica no solo afectará el precio. Zocor, pero también reducir el precio general de los medicamentos hipolipemiantes. Varios medicamentos recombinantes en la década de 1980 han perdido o están a punto de perder la protección de patente, y se espera que más de $ 10 mil millones en medicamentos recombinantes perderán la patente en los próximos cinco años. ¿Surgirá un lote de medicamentos recombinantes genéricos para alterar el recombinante? mercado de drogas? En Europa, en 2006 se aprobaron por primera vez versiones genéricas de dos fármacos recombinantes, Omnitrope y Valtropin. ¿Anuncia esto el advenimiento de la era de los fármacos recombinantes genéricos? De hecho, la situación de los fármacos recombinantes es mucho más complicada que la de los fármacos de molécula pequeña. Se han desarrollado directrices europeas para versiones genéricas de la hormona del crecimiento, Epo, GM-CSF e insulina, pero aún no se han tenido en cuenta las proteínas PEG y los factores de coagulación, que son más complejos en estructura y procesamiento. La forma de desarrollar versiones genéricas de medicamentos recombinantes en los Estados Unidos sigue siendo muy controvertida, y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. aún no ha publicado directrices sobre este tema. La consideración principal es la seguridad; a diferencia de los medicamentos de molécula pequeña, es difícil garantizar que los medicamentos genéricos recombinantes sean exactamente iguales a los medicamentos originales, incluso si los mismos genes se expresan en las mismas células y utilizan técnicas de procesamiento similares. Teniendo en cuenta los costos de producción y la complejidad del procesamiento, el impacto de los medicamentos genéricos recombinantes en el mercado existente aún no es obvio. Sin embargo, la era de los genéricos de medicamentos recombinantes está destinada a llegar y tendrá un impacto significativo en la estructura del mercado de medicamentos recombinantes.
3. Factores de riesgo de seguridad clínica
Al igual que otros fármacos, los fármacos recombinantes también tienen riesgo de efectos secundarios. En primer lugar, las funciones de los fármacos recombinantes no son únicas o el grado de sus efectos es difícil de controlar con precisión, lo que puede provocar efectos secundarios graves. Por ejemplo, algunos expertos creen que el uso de eritropoyetina humana recombinante para corregir la anemia en pacientes con cáncer puede promover el crecimiento tumoral [26]. Asimismo, la hormona del crecimiento humana recombinante estimula el crecimiento tumoral y aumenta el riesgo de niveles elevados de lípidos en sangre y diabetes. El uso de tPA para tratar el "accidente cerebrovascular" puede causar tendencia hemorrágica y los estudios han demostrado que está estrechamente relacionado con la proteasa metabólica 9 de la matriz sérica (MMP9) [33]. En segundo lugar, los pacientes desarrollan anticuerpos contra fármacos recombinantes, principalmente debido a diferencias en la glicosilación y remodelación que dan como resultado epítopos neoantigénicos (particularmente epítopos de células T), siendo difícil predecir el tipo y extensión de las manifestaciones clínicas.
Lo más común es que den lugar a un tratamiento deficiente o incluso ineficaz y, en casos graves, a complicaciones mortales, como la reinserción de glóbulos rojos (RBCA) debido a anticuerpos anti-eritropoyetina humana recombinante [6], por razones desconocidas. Los riesgos de seguridad clínica son un factor directo que afecta la velocidad de aprobación de nuevos medicamentos e inevitablemente afectarán el desarrollo del mercado.
Cuatro pensamientos
Aunque el desarrollo de medicamentos recombinantes enfrenta desafíos, los medicamentos recombinantes aún se desarrollarán a un ritmo rápido en el futuro cercano y pueden convertirse en medicamentos recombinantes alrededor de 2020. Un hito en el desarrollo , lo que depende de si se puede resolver el problema de los fármacos recombinantes y de si pueden surgir terapias alternativas. En cualquier caso, lo que enfrentamos ahora puede ser la última oportunidad de desarrollo. La investigación de proteínas recombinantes es muy común en China y cualquier institución de investigación a gran escala tiene una plataforma para la clonación y mutación de genes. Muchas empresas farmacéuticas también cuentan con sistemas de purificación y cultivo celular a gran escala y son totalmente capaces de desarrollar y producir fármacos recombinantes. Sin embargo, para aprovechar esta oportunidad, debemos analizar la situación con calma y trabajar desde un punto de partida alto.
1. Seleccionar objetivamente tipos de fármacos recombinantes como punto de partida para la investigación y el desarrollo.
Eritropoyetina humana recombinante, insulina, interferón beta, GM-CSF, interferón alfa y determinados fármacos recombinantes. como las proteínas plasmáticas recombinantes representan la gran mayoría del mercado. En los últimos 10 años, solo Embree ha logrado avances en los tipos de proteínas mencionados anteriormente. Es necesario enfatizar que las características de los medicamentos recombinantes determinan que estos tipos de proteínas dominen el mercado y sean una expresión concentrada de eficacia y seguridad clínicas, así como del potencial y la escala del mercado. El volumen de ventas de los "medicamentos de gran éxito" representa la proporción de. el mercado de medicamentos recombinantes que ha aumentado año tras año. Por lo tanto, para ganar una mayor participación de mercado, es razonable elegir los tipos de proteínas anteriores como punto de entrada para la investigación de fármacos. La proteasa humana recombinante también tiene buenas oportunidades de desarrollo. Las proteínas de fusión son uno de los pocos fármacos recombinantes que utilizan la inhibición y la unión a objetivos específicos como mecanismo de acción, lo que está en consonancia con la tendencia de desarrollo del tratamiento del cáncer y las enfermedades inmunitarias. Sin embargo, 25 años de experiencia nos dicen que es difícil. proteínas de fusión para convertirse en proteínas terapéuticas. Debido a problemas de antigenicidad, las proteínas extrañas deben esperar a que se produzcan avances en las vías de administración; de lo contrario, las posibilidades son escasas.
2. Utilice ingeniería genética u otros métodos de modificación para modificar las bombas de gran éxito existentes como un gran avance.
No es difícil encontrar que más de la mitad de las "bombas de gran éxito" están modificadas. "Blockbuster" se puede dividir en productos nuevos y antiguos. Por ejemplo, Neupogen se está transformando en Neulasta; PEG-Intron A está reemplazando rápidamente a Intron A, y Pegasys está frenando rápidamente el impulso de desarrollo de PEG-Intron A. Esto nos muestra que, aunque el mercado está relativamente maduro y saturado, todavía existe una oportunidad importante para los mutantes "de gran éxito". Por supuesto, esta oportunidad surge de una comprensión profunda de la patogénesis, la química de las proteínas y las funciones fisiológicas, así como de la necesidad de una buena plataforma técnica para evaluar de manera sistemática y precisa la funcionalidad y seguridad de las proteínas alteradas. No hay duda de que cambiar la ruta de administración del "blockbuster" estará a la vanguardia del mercado de fármacos recombinantes y proporcionará una plataforma para el futuro mercado de fármacos con anticuerpos.
3. Avance en los métodos de producción y la eficiencia y participar en la competencia internacional.
Solo con suficiente capacidad de producción podremos ocupar el mercado y reducir los costos de producción. Sin embargo, establecer un sitio de producción de células de mamíferos a gran escala llevará aproximadamente cinco años y una inversión de entre 200 y 400 millones de dólares. Por lo tanto, de acuerdo con las condiciones específicas de mi país, se puede establecer una base de cultivo de células de mamíferos de tamaño mediano para emprender la producción de productos "de gran éxito" internacionales. Actualmente, el procesamiento de los materiales suministrados representa el 25% de la capacidad de producción total. un gran mercado. Al mismo tiempo, a partir de la construcción de sistemas de expresión de levaduras glicosiladas, plantas y animales transgénicos, mi país rápidamente formó sus ventajas únicas y se destacó en la competencia internacional. Incluso si los medicamentos recombinantes son reemplazados total o parcialmente por otras terapias alrededor de 2020, la plataforma de producción establecida aún puede usarse para la producción de nuevos medicamentos con anticuerpos y vacunas recombinantes, con importantes beneficios generales.