Neue Therapeutika inspirieren zu neuen Stabilitätslösungen

Die wachsende Bedeutung komplexer und hochkonzentrierter Biologika treibt die Entwicklung verbesserter Stabilitätsbewertungstechnologien voran

Getty: aydinmutlu / Getty Images

Von Vivienne Raper, PhD

Neue Biologika wie multispezifische Antikörper, mRNA-Impfstoffe und auf viralen Vektoren basierende Gentherapien sind komplexer als etablierte Biologika wie monoklonale Antikörper und rekombinante Proteine. Folglich stellen neue Biologika besondere Herausforderungen an die Produktstabilität. Um diese Herausforderungen zu meistern und unerwünschte Folgen wie gefährliche Immunreaktionen bei Patienten zu verhindern, ist ein tieferes Verständnis der Produktstabilität erforderlich. Genauer gesagt sind verbesserte Produktstabilitätstechnologien erforderlich.

Heutzutage werden verschiedene Produktstabilitätstechnologien entwickelt. Um weitere Informationen über sie zu sammeln, hat GEN mehrere Experten konsultiert, die Daten zu einem früheren Zeitpunkt der Entwicklung sammeln, neue Instrumente verwenden, um die Stabilität von Kapsiden des Adeno-assoziierten Virus (AAV) zu überwachen und neue Formulierungen zu entwickeln, die auch bei hohen Konzentrationen stabil bleiben Drogen.

„Produkte, die zu neuen Therapiegebieten gehören, sind von großem Interesse, aber es gibt nicht viel Wissen darüber“, sagt Roberta Bucci, Kollegin, bioanalytische Entwicklung, Catalent Biologics. Sie fügt hinzu, dass Hersteller, denen es an ausreichenden Kenntnissen mangelt, möglicherweise nicht in der Lage sind, Stabilitätstestprobleme innerhalb der durch die Projektzeitpläne vorgegebenen Grenzen zu lösen.

„Wenn Sie ein Problem mit Ihrem Produkt in der Spätphase haben, ist es zu spät, einen Schritt zurückzutreten, um das Produkt zu reparieren oder zu verbessern“, betont sie. Um den Herstellern zu helfen, dieses Problem zu vermeiden, empfiehlt sie, so früh wie möglich in der Entwicklung vorläufige Stabilitätsstudien durchzuführen: „Meiner Ansicht nach muss man alle notwendigen Studien erstellen, um ein gutes Verständnis des Produkts zu erhalten, bevor man mit einer weiteren Phase fortfährt.“

Diese frühen Studien könnten die Verwendung kleiner Chargen umfassen, um die Produktstabilität unter bestimmten Lagerbedingungen vorherzusagen. Auch die Einführung eines strukturierten Schulungsprogramms im Labor sei wichtig, sagt sie, um sicherzustellen, dass das Personal die richtigen Techniken zur Handhabung des Produkts anwendet. Sie fügt hinzu, dass Catalent als Vertragsentwicklungs- und Fertigungsunternehmen mit neuen Kunden zusammenarbeitet, um zu beurteilen, ob neue Produkte zusätzliche Arbeit benötigen, bevor sie weiter in die Entwicklung gelangen können.

Ein wichtiger Trend in der Branche ist die Identifizierung von Stabilitätsparametern, die während der Entwicklung bewertet werden müssen. Zu diesen Parametern gehören laut Bucci die Identität, Größe, Größenverteilung und Konzentration der unsichtbaren Partikel. Laut Bucci sind diese Parameter von „großem Interesse“, da sie die Produktaggregation vorhersagen können.

Diese Verklumpung des Arzneimittels kann bei Patienten zu Immunreaktionen führen, fügt Bernardo Cordovez, PhD, CSO und Mitbegründer von Halo Labs, hinzu.

„Ob es sich bei einem Biologikum um eine AAV-basierte Gentherapie oder einen monoklonalen Antikörper handelt, es kann ziemlich viel aggregieren“, stellt er fest. „Wenn dies der Fall ist, kann es Ihr Immunsystem auslösen und angreifen. Selbst wenn das Biologikum sonst gut gewirkt hätte, wird es am Ende beseitigt. Es wird nicht mehr wirken.“ Im schlimmsten Fall könne die physikalische Instabilität des Medikaments schwere allergische Reaktionen hervorrufen, fährt er fort.

Eine Lösung für dieses Problem, schlägt Bucci vor, ist eine frühzeitige Beurteilung der Produktstabilität, idealerweise unter Verwendung mehrerer zerstörungsfreier Techniken, um die Zerstörung kleiner, wertvoller Proben zu vermeiden. Bucci erwähnt, dass zwei Instrumente von Beckman Coulter (der pharmazeutische Partikelzähler HIAC 9703+ und das FlowCam 800 Flow Imaging Microscope and Particle Analyzer) für die Untersuchung unsichtbarer Partikel in kleinen Probenvolumina nützlich sind.

Auch andere Unternehmen entwickeln neue Instrumente zur Bewertung der Aggregation. Eines dieser Unternehmen ist Halo Labs, das Aura GT anbietet, ein Instrument, das für die Erkennung unsichtbarer Partikel in Gentherapien entwickelt wurde. Aura GT verwendet ein automatisiertes Mikroskop und eine Membranplatte, um unsichtbare Partikel zu zählen, zu dimensionieren und zu identifizieren.

Cordovez erklärt, dass das Instrument funktioniert, indem es eine Membran mit genau definierten Poren abbildet und die Membran dann zum Filtern einer Probe verwendet (z. B. einer Probe eines AAV-basierten Produkts). Große Partikel (größer als 2 μm) bleiben auf der Membran zurück. Diese Partikel können mithilfe von Fluoreszenz und einer zusätzlichen Lichtquelle abgebildet werden, um Partikelanzahl und -größe zu bestimmen und um festzustellen, ob es sich bei den Partikeln um virale Kapside, externe Verunreinigungen oder sogar Hilfsstoffaggregate handelt.

„Virale Vektoren sind biologisch viel komplexer als ihre Vorgänger“, stellt Cordovez fest. „Jedes Viruspartikel hat nicht nur eine Proteinhülle, sondern auch eine wichtige und klebrige genomische Komponente im Inneren. … Wenn Sie also Partikel haben, möchten Sie wissen, ob es sich um Viruspartikel handelt, die ausgetreten sind und sich aggregiert haben.“ oder ob sie durch Hilfsstoffe gebildet wurden, die die Viruspartikel stabil halten sollten.“

Ein wichtiges Verkaufsargument für Aura GT ist laut Cordovez, dass die zerstörungsfreie Filterung des Produkts durch eine Membran bedeutet, dass Partikel in Probenvolumina von nur 5 μl analysiert werden können. „Der Aura GT war vom Kunden inspiriert“, erzählt er. „Die Leute waren daran interessiert, mehr Fragen zu stellen und Proben mit kleinerem Volumen zu verwenden. Das geringe Volumen ist für virale Vektoren unglaublich wichtig, da die Erträge drei bis fünf Größenordnungen niedriger sind als bei etablierten Biologika und weil AAVs komplexerer Natur sind.“ ."

Unchained Labs ist ein weiteres Unternehmen, das in den wachsenden Markt für Stabilitätstests für Gentherapien eingestiegen ist. Bereits im Jahr 2020 brachte Unchained Labs eine AAV-Stabilitätsanwendung für die Uncle-Screening-Plattform des Unternehmens auf den Markt.

Laut Kevin Lance, PhD, Direktor für virales Vektormarketing bei Unchained Labs, ermöglicht die Uncle-Plattform eine schnelle Stabilitätsbewertung mithilfe von drei verschiedenen Methoden: Vollspektrum-Fluoreszenz, statische Lichtstreuung und dynamische Lichtstreuung. Er weist darauf hin, dass die Plattform die langfristige Lagerstabilität beurteilen kann, die für die Industrie immer wichtiger wird, indem sie die Temperatur einer Produktprobe schnell erhöht. Wenn beispielsweise unklar ist, ob ein Produkt sechs Monate lang bei 4 °C haltbar ist, könnte die Plattform die Temperatur einer Produktprobe von 15 °C auf 95 °C erhöhen. Stabilitätsinformationen können innerhalb von zwei Stunden generiert werden.

„Der allgemeine Trend in der Branche geht zu einer längeren Lagerung bei wünschenswerteren Temperaturen“, stellt Lance fest. Er erinnert sich, dass die ersten kommerziell erfolgreichen AAV-Vektoren mehrere strenge Verbote auferlegten. Bewahren Sie die Vektoren nicht länger als zwei Wochen auf. Schütteln Sie sie nicht. Bewahren Sie sie nicht im Gefrierschrank auf. Lance weist darauf hin, dass diese Einschränkungen für Ärzte den Stress, eine Millionen-Dollar-Behandlung durchzuführen, nur noch verstärkten. Glücklicherweise gab es bis 2017, dem Jahr, in dem die Gentherapie Luxturna von Spark Therapeutics in den USA zugelassen wurde, weniger „Don’ts“. Wie Lance feststellt, ist Luxturna lagerstabil und kann im Gefrierschrank aufbewahrt werden.

Die Uncle AAV-Anwendung, erklärt Lance, ermöglicht die Überwachung des Prozesses des AAV-Ausfalls. Dieser Prozess, der die Entfaltung und den Abbau des AAV-Proteins umfasst, führt dazu, dass das Kapsid „wie der Todesstern explodiert“. Die entfalteten Proteine ​​sind klebrig und neigen zur Aggregation.

Ein weiterer Instabilitätsweg, der überwacht werden kann, sagt Lance, ist einer, der es der DNA ermöglicht, dem intakten Kapsid zu entkommen, bevor es zu Abbau und Aggregation kommt. Er behauptet, dass es bei der Überwachung dieses Signalwegs mit der Uncle-Plattform möglich ist, das Stabilitätsverhalten zu bewerten, bevor eine Aggregation stattfindet und sogar bevor die Kapside auseinanderfallen.

Hochkonzentrierte Biologika werden „absolut immer häufiger“, sagt Deborah Bitterfield, PhD, Gründerin und CEO von Lindy Biosciences. Sie fügt hinzu, dass diese Biologika Herausforderungen bei der Formulierung und Stabilitätsprüfung mit sich bringen. Dieser Gedanke wird von Bucci unterstützt, der sagt: „Wenn Sie hochkonzentrierte Produkte testen, zögern Sie möglicherweise, Ihre Proben zu verdünnen. Sie möchten nicht, dass Ihre Verdünnungen Ihre Ergebnisse verfälschen.“

Anstelle der Chromatographie, die möglicherweise eine Probenverdünnung erfordert, empfiehlt Bucci die Verwendung eines Systems wie dem CTech SoloVPE-System von Repligen. Bei diesem System ist eine Verdünnung vor dem Test nicht erforderlich. Durch die Verwendung einer Technik, die keine Verdünnung erfordert, wird sichergestellt, dass Verhaltensweisen wie die Aggregation durch den Zubereitungsprozess nicht gestört werden und eine genauere Sicht auf die Produkteigenschaften erhalten werden kann.

Eine weitere Herausforderung besteht darin, hochkonzentrierte Formulierungen für die subkutane Injektion stabil zu halten. „In der Branche gibt es einen großen Trend zur subkutanen Verabreichung monoklonaler Antikörper“, sagt Bitterfield. „Es ermöglicht Patienten, Medikamente zu Hause zu verabreichen.“ Wenn jedoch monoklonale oder bispezifische Antikörper in höheren Dosen verabreicht werden müssen, um wirksam zu sein, kann die subkutane Verabreichung dieser Therapeutika schwierig sein.

Lindy Biosciences ist ein Spin-off-Unternehmen der Duke University, wo Forscher die Dehydrierungstechnologie Microglassification entwickelt haben. Laut Bitterfield entstehen dichte, kugelförmige Partikel aus festem Protein. Das mikroglasisierte Trockenpulver ist unter gekühlten Bedingungen zwei Jahre haltbar und kann in einer öligen, wasserfreien Substanz suspendiert werden, sodass es mit einer standardmäßigen vorgefüllten Autoinjektorspritze injiziert werden kann. Sobald das trockene Pulver subkutan injiziert wird, löst es sich auf.

Lindy Biosciences befindet sich mit nicht genannten Partnern in der präklinischen Entwicklungsphase und geht davon aus, dass seine Technologie bis 2025 in der Klinik sein wird.

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