Czy można skrócić czas badań bezpieczeństwa leków biologicznych o połowę?

Naukowcy z amerykańskich ośrodków badawczych opracowali przełomową metodę testowania bezpieczeństwa wirusowego preparatów biologicznych, która może zrewolucjonizować proces wprowadzania nowych leków na rynek. Badanie opublikowane w czasopiśmie „Biotechnology and Bioengineering” wykazało, że metoda dual-spike – polegająca na jednoczesnym testowaniu dwóch modeli wirusów zamiast osobnych eksperymentów – osiąga porównywalną skuteczność przy redukcji liczby wymaganych testów o 50%. Tradycyjne badania nad oczyszczaniem wirusowym wymagają wykonania czterech niezależnych eksperymentów dla każdego etapu produkcji leku, podczas gdy nowe podejście zmniejsza tę liczbę do dwóch testów, zachowując pełne standardy bezpieczeństwa.

Zespół badawczy przeprowadził serię eksperymentów porównawczych na czterech kluczowych etapach oczyszczania przeciwciał monoklonalnych: chromatografii Protein A, chromatografii anionowej w trybie przepływowym (MM-AEX), chromatografii kationowej (CEX) oraz filtracji wirusowo retencyjnej (VRF). Wyniki pokazały, że wartości redukcji logarytmicznej wirusów (LRV) uzyskane metodą dual-spike różniły się od wartości z metody tradycyjnej o maksymalnie ±1 LRV, co mieści się w granicach naturalnej zmienności testów.

Dla przykładu, w przypadku chromatografii Protein A metoda dual-spike osiągnęła LRV na poziomie 2,31-2,72 dla wirusa XMuLV i 1,93-2,24 dla wirusa MMV, podczas gdy metoda tradycyjna wykazała odpowiednio 1,75-1,88 i 2,19-2,60. Szczególnie istotne jest to, że obecność dwóch wirusów w jednej próbce nie wpłynęła negatywnie na efektywność żadnego z badanych procesów oczyszczania – profile chromatograficzne oraz krzywe spadku przepływu podczas filtracji pozostały identyczne między obiema metodami.

Jak zapewnia się bezpieczeństwo wirusowe leków biologicznych?

Preparaty biologiczne, takie jak przeciwciała monoklonalne, są często wytwarzane z wykorzystaniem linii komórkowych CHO (komórek jajnika chomika chińskiego). Chociaż te komórki są nieocenione w produkcji leków biologicznych, niosą ze sobą potencjalne ryzyko obecności wirusów – zarówno endogennych cząstek przypominających wirusy retrowirusowe (RVLPs), jak i możliwych zanieczyszczeń wprowadzonych podczas produkcji. Dlatego każdy proces produkcyjny musi przejść rygorystyczne badania oczyszczania wirusowego, które oceniają zdolność poszczególnych etapów oczyszczania do usuwania lub inaktywacji wirusów.

Zgodnie z wytycznymi Międzynarodowej Rady Harmonizacji (ICH), badania te powinny obejmować co najmniej dwa modele wirusów: jeden specyficzny dla endogennych cząstek (zwykle xenotropowy wirus białaczki mysiej XMuLV) oraz jeden niespecyficzny, odporny na typowe metody inaktywacji (zazwyczaj parvowirus mysiej minuty MMV). W tradycyjnym podejściu każdy wirus jest testowany osobno w dwóch niezależnych eksperymentach, co daje łącznie cztery testy dla każdego etapu oczyszczania.

Proces ten wymaga wprowadzenia określonej ilości wirusa do materiału wyjściowego, przeprowadzenia danego etapu oczyszczania, a następnie zmierzenia ilości wirusa pozostałego w produkcie końcowym za pomocą specjalistycznych testów biologicznych lub metod molekularnych. Metoda dual-spike wprowadza istotną innowację – zamiast dwóch osobnych serii testów dla każdego wirusa, oba wirusy są wprowadzane jednocześnie do tej samej próbki, co pozwala na ocenę skuteczności oczyszczania względem obu patogenów przy użyciu połowy zasobów.

Jak przeprowadzono badanie porównawcze obu metod?

Zespół badawczy przeprowadził kompleksowe testy na czterech kluczowych etapach procesu oczyszczania typowego przeciwciała monoklonalnego. Każdy etap został przetestowany zarówno metodą tradycyjną (single-spike), jak i nową metodą dual-spike, w dwóch niezależnych powtórzeniach dla zapewnienia wiarygodności wyników. Kluczowym elementem badania było zachowanie identycznych warunków procesowych między obiema metodami – parametry takie jak wysokość złoża chromatograficznego, przepływy liniowe, objętości faz ruchomych, skład buforów oraz temperatura operacyjna pozostały niezmienione.

Do badań wykorzystano dwa standardowe modele wirusów: xenotropowy wirus białaczki mysiej (XMuLV) jako model specyficzny dla endogennych cząstek retrowirusowych CHO oraz parvowirus mysiej minuty (MMV) jako model niespecyficzny, charakteryzujący się małym rozmiarem i wysoką odpornością na typowe metody inaktywacji. Stężenia wirusów w stockach wynosiły od 7,37 do 11,83 log₁₀ TCID₅₀/mL dla XMuLV i od 7,76 do 8,85 log₁₀ TCID₅₀/mL dla MMV.

Dla każdego eksperymentu pobierano próbki na różnych etapach: przed i po filtrowaniu materiału zaszczepionego wirusem, próbkę kontrolną przechowywaną przez czas trwania operacji oraz próbkę produktu końcowego. Ilościowe oznaczenie XMuLV wykonywano metodą RT-qPCR (dla chromatografii Protein A ze względu na niskie pH eluatu) lub testem TCID₅₀, natomiast MMV zawsze oznaczano testem TCID₅₀ z wykorzystaniem specyficznych linii komórkowych wskaźnikowych. Szczególną uwagę poświęcono filtracji wirusowo retencyjnej, gdzie przeprowadzono frakcjonowanie filtratu i płuczki postsystemowej, aby ocenić potencjalne przebicie wirusa podczas depresuryzacji systemu.

Jakie konkretne wyniki osiągnięto w badaniu?

Analiza porównawcza wykazała wysoką zgodność między metodą dual-spike a tradycyjną metodą single-spike we wszystkich badanych etapach oczyszczania. Dla chromatografii Protein A wartości LRV dla XMuLV wyniosły 2,31-2,72 (dual-spike) wobec 1,75-1,88 (single-spike), natomiast dla MMV odpowiednio 1,93-2,24 i 2,19-2,60. W przypadku chromatografii MM-AEX zaobserwowano szczególnie skuteczne usuwanie XMuLV – metoda dual-spike osiągnęła LRV >5,74-5,82, co było porównywalne z wynikami single-spike (≥5,49-5,70).

Chromatografia CEX również pokazała porównywalne wyniki: dla XMuLV wartości LRV wyniosły 1,95-2,71 (dual-spike) wobec 2,54-2,73 (single-spike), a dla MMV odpowiednio 1,20-1,39 i 1,69-1,79. Najważniejszym testem okazała się filtracja wirusowo retencyjna, kluczowa dla usuwania małych wirusów takich jak parvowirusy. Metoda dual-spike osiągnęła LRV >5,24-5,32 dla XMuLV i >4,44-4,52 dla MMV, co było w pełni porównywalne z wynikami single-spike.

Szczególnie istotne było to, że frakcjonowanie filtratu wykazało brak przebicia wirusa MMV w głównych frakcjach produktu, co potwierdza skuteczność metody nawet przy jednoczesnej obecności dwóch wirusów. Profile chromatograficzne oraz krzywe spadku przepływu podczas filtracji VRF były identyczne między metodą dual-spike a single-spike, co potwierdza, że obecność dwóch wirusów jednocześnie nie wpływa na fizyczne i chemiczne właściwości procesu oczyszczania.

Jakie korzyści praktyczne niesie nowa metoda?

Wdrożenie metody dual-spike w badaniach Fazy I przekłada się na znaczące oszczędności w trzech kluczowych obszarach: materiałach, czasie i kosztach. Dla modelowego przeciwciała monoklonalnego tradycyjne badanie wymaga około 68 gramów różnych półproduktów procesowych, podczas gdy metoda dual-spike redukuje to zapotrzebowanie do 49 gramów – oszczędność prawie 30%. Ta redukcja materiałowa otwiera nowe możliwości w planowaniu badań, umożliwiając wykorzystanie materiału z mniejszych przebiegów pilotażowych zamiast pełnoskalowych przebiegów produkcyjnych cGMP.

Oszczędności w zużyciu materiałów eksploatacyjnych są równie znaczące – liczba wymaganych kolumn chromatograficznych i filtrów zmniejsza się o 28% (z 29 do 21 jednostek na pełne badanie). Obejmuje to kolumny Protein A, MM-AEX, CEX oraz filtry VRF, wraz z zapasowymi jednostkami na wypadek konieczności powtórzenia eksperymentów. Dla firm, które pakują kolumny we własnym zakresie, metoda dual-spike oszczędza dodatkowo 12-15 godzin pracy personelu na samo pakowanie kolumn.

Redukcja liczby eksperymentów z czterech do dwóch oznacza również 50% mniej czasu zajętości laboratoriów specjalistycznych firm zewnętrznych, które zazwyczaj przeprowadzają te badania. Przekłada się to bezpośrednio na niższe koszty wynajmu laboratoriów oraz mniejsze zapotrzebowanie na zasoby ludzkie. Dodatkową korzyścią jest możliwość wcześniejszego wykrycia potencjalnych problemów procesowych – jeśli badanie może być wykonane przed pełnoskalową produkcją cGMP, ewentualne problemy mogą zostać zidentyfikowane i skorygowane przed kosztownym przebiegiem produkcyjnym.

Czy metoda dual-spike zmieni standardy badań bezpieczeństwa leków?

Badanie dostarcza przekonujących dowodów na to, że metoda dual-spike stanowi równoważną, ale bardziej efektywną alternatywę dla tradycyjnego podejścia do badań viral clearance. Wykazano porównywalną skuteczność oczyszczania wirusowego przy jednoczesnej redukcji liczby wymaganych eksperymentów o połowę, co przekłada się na 28-50% oszczędności w materiałach, czasie i kosztach. Kluczowym odkryciem jest fakt, że obecność dwóch różnych wirusów w jednej próbce nie wpływa negatywnie na efektywność żadnego z badanych procesów oczyszczania.

Dla branży biotechnologicznej wdrożenie metody dual-spike może oznaczać znaczące przyspieszenie procesu wprowadzania nowych leków na rynek. Możliwość wykonania badań viral clearance wcześniej w procesie rozwoju, wykorzystując materiał z przebiegów pilotażowych zamiast pełnoskalowej produkcji cGMP, potencjalnie usuwa te badania z ścieżki krytycznej do złożenia wniosku IND. W perspektywie długoterminowej sukces metody dual-spike otwiera drogę do dalszych innowacji w zakresie testowania wielokrotnego (multispike), co może być szczególnie istotne dla bardziej zaawansowanych faz badań klinicznych.

Warto podkreślić, że metoda dual-spike nie obniża standardów bezpieczeństwa – wszystkie wyniki pozostają w pełni zgodne z wytycznymi ICH dotyczącymi viral clearance. Innowacja polega na optymalizacji procesu testowania, nie na redukcji jego rygorystyczności. Dla pacjentów oczekujących na nowe terapie biologiczne oznacza to potencjalnie szybszy dostęp do innowacyjnych leków przy zachowaniu pełnych gwarancji bezpieczeństwa wirusowego.

Pytania i odpowiedzi