211service.com
Varför är biotillverkning så svårt?
Tidigare i år tillkännagav det Cambridge-baserade bioteknikföretaget Genzyme den senaste i en serie av tillverkningsförseningar för Fabrazyme, ett biologiskt läkemedel som behandlar en sällsynt genetisk störning, efter att ett parti av läkemedlet befunnits vara kontaminerat. Nyheten följde på ett mer allvarligt bakslag 2009, då både Fabrazyme och ett annat läkemedel kontaminerades med ett virus; problemet stängde fabriken och skapade stora brister.
MIT kemiingenjör Chris Love har som mål att göra produktionen av biologiska läkemedel mer förutsägbar.
Genzyme är inte ensamt om dessa problem. Biologiska läkemedel – läkemedel som tillverkas genom en biologisk process snarare än kemisk syntes, en kategori som inkluderar rekombinanta proteiner, vacciner och antikroppar – är det snabbast växande segmentet inom läkemedelsindustrin. Under 2008 kom nästan 30 procent av intäkterna från de 100 bästa läkemedlen från biologiska läkemedel, en siffra som förväntas stiga till 50 procent 2014.
Men samma faktorer som gör biologiska läkemedel till kraftfulla läkemedel gör dem också till en utmaning att tillverka. De härmar vanligtvis proteiner och andra molekyler som finns i levande organismer och kan rikta in sig på skadliga enheter, såsom vissa cancerceller, med stor noggrannhet; många av de mest lovande nya läkemedlen mot cancer och andra sjukdomar tillhör denna klass. Biologiska ämnen tenderar att vara större, mer komplexa molekyler än läkemedel som syntetiseras genom kemiska reaktioner, vilket ökar produktionsutmaningarna och gör dem kostsamma. En enkel dos av vissa biologiska terapier kan kosta $10 000.
Biologiska ämnen produceras oftast av celler som växer i en bioreaktor, ett kar designat för att upprätthålla noggrant kalibrerade förhållanden. Eftersom cellerna är levande, varje gång du kör en reaktor, kan resultatet bli lite annorlunda, säger Chris Love , en kemiingenjör som är en del av MIT Forskningsprogram för biotillverkning . Denna inneboende variation gör processen både dyr och oförutsägbar.
En annan fråga är att för att biologiska läkemedel ska vinna godkännande från tillsynsmyndigheter räcker det inte att själva läkemedlet godkänns, vilket är fallet med småmolekylära läkemedel; tillverkningsförfarandet måste också godkännas. Även om detta är viktigt för säkerhets skull, gör det det också kostsamt att ändra produktionsprocessen efter att den har godkänts, och det motverkar innovation. När läkemedlet är på marknaden, arbetar du med gammal teknik, säger Charles Cooney , en kemiingenjör vid MIT. Man måste låsa in tekniken många år innan lansering av en kommersiell produkt.
Och även när de utvecklar experimentella läkemedel tenderar tillverkare att hålla fast vid metoder som tidigare har visat sig säkra. Som ett resultat har nya framsteg inom systembiologi och mikroteknik inte integrerats i biotillverkning, säger Love.
Forskare använder detta mikrochip för att söka efter celler som kan producera proteiner mest produktivt.
Han och andra forskare hoppas kunna ändra på det genom att göra biotillverkning mer förutsägbar. Ett av Loves mål är att se till att cellerna som producerar dessa dyra läkemedel är så produktiva som möjligt, vilket borde få ner kostnaderna. För att göra det drar forskare nytta av de naturliga skillnaderna i produktivitet mellan celler. De främjar mutationer för att skapa genetisk variabilitet och använder sedan mikrochips för att analysera beteendet hos enskilda celler, och väljer de mest produktiva för produktion i större skala.
En andra stor utmaning inom biotillverkning är att säkerställa kvaliteten på läkemedlen, vilket är komplicerat eftersom proteinbaserade läkemedel måste vikas till en tredimensionell form och måste ha lämpliga kemiska taggar. Och eftersom dessa läkemedel produceras under förhållanden som är gynnsamma för mikrober, kan de infekteras med virus. Många misstag görs för att vi inte har rätt analys för att mäta produkten eller processen, säger Cooney. Tillverkning ligger på en kritisk väg mellan vetenskap och patient och bör integreras i kontinuumet av läkemedelsutveckling. Jag tror att de flesta företag vet att de måste investera tidigt i tillverkningen, men de lägger inte tillräckligt mycket ansträngning på processutveckling tidigt.