Biologija

Sena idėja, naujas biologijos pritaikymas
Biologija nėra naujiena; Žmogaus augimo hormono, insulino ir raudonuosius kraujo kūnelius stimuliuojančių medžiagų kūrimas įvyko prieš dešimtmečius, tačiau taikiniai eksponentiškai išaugo dėl naujos genetinės informacijos ir naujo supratimo apie tarpląstelines kaskadas ir ligų procesus. Mokslo sritys, naudojamos kuriant biologiją, apima genomiką ir proteomiką, taip pat mikromatricų, ląstelių kultūros ir monokloninių antikūnų technologijas.

Vis daugiau žinių apie genetiką ir ląstelių procesus lemia galimi nauji biologiniai (ir vaistų) tikslai kiekviename baltymų gamybos proceso etape. Tai veda prie naujų gydymo būdų, o tai savo ruožtu leidžia naujai suprasti ligas.

Biologija nustatė naujus anemijos, cistinės fibrozės, augimo trūkumo, diabeto, hemofilijos, hepatito, lytinių organų karpų, transplantato atmetimo ir vėžio gydymo tikslus. Biologija numato genetinį polinkį sirgti tokiomis ligomis kaip Parkinsono liga. Nevaistiniams biologiniams preparatams priskiriami kultivuoti audiniai ir imuninės sistemos slopintuvai, skirti transplantacijai, ir augimo faktoriai, skirti audinių atstatymui gydyti tokias ligas kaip diabetinės pėdos opos.

Kaip ir mažų molekulių vaistų atveju, biologinių medžiagų tyrimai ir plėtra yra brangūs ir rizikingi, dažnai baigiasi nesėkme. Nors farmacijos įmonės taikosi į dažniausiai pasitaikančias ligas ir sąlygas, biotechnologijos dažniausiai buvo nukreiptos į sunkiau gydomas populiacijas, kurios būtų per mažos, kad farmacijos įmonės galėtų susigrąžinti vaistų kūrimo išlaidas. Tačiau naujesni biologiniai preparatai taip pat taikomi plačiai paplitusioms ligoms, turinčioms didelių pasekmių: vaistas, kainuojantis 20 USD,000 per metus, naudingas 1 žmogui iš 100,000 turi daug mažesnį poveikį sveikatos plano išlaidoms. struktūra nei 5 USD{10}}per metus vaistas, naudingas 1 iš 100 žmonių.

Daugelis kitų populiarių filmų gali būti biologiniai. Du vaistai nuo diabeto, Symlin (pramlintido acetatas) ir Exenatide (sintetinis eksendinas{0}}), atitinka biologinio vaisto apibrėžimą. Taip pat monokloniniai antikūnai ir TNF inhibitoriai, taip pat angiogenezės inhibitoriai, tokie kaip naujai išleistas Avastin (bevacizumabas) ir Erbitux (cetuksimabas).

Organinės biologijos kilmė
Šiuo metu nėra paprasto būdo apibrėžti visus vaistus, kurie, kaip pranešama, yra biologiniai. Yra kelios frakcijos, norinčios įvairiais būdais apibrėžti biologines medžiagas. Kai kurie taikytų griežtą biologinių medžiagų apibrėžimą, nurodydami, kad šie produktai turi du esminius bruožus, skiriančius jų fizinę sudėtį nuo chemiškai gautų vaistų: juos gaminti gali tik gyvos sistemos, o biologinės medžiagos yra gana didelės molekulės, kurių struktūra yra nevienalytė, kurioje gali būti šimtai amino rūgštys.

Kai kurios grupės išplėstų biologinių medžiagų apibrėžimą, įtraukdamos bet kokią medžiagą, sudarytą iš organinių molekulių, kad ir kokia maža ji būtų. Dar kiti mano, kad bet koks biologiškai gautas produktas gali būti vadinamas biologiniu, ir dar labiau mano, kad bet kuri sudėtinga molekulė, nesvarbu, kaip ji pagaminta, turėtų priklausyti šiai klasei. Kiti apima medžiagas, kurios yra sukurtos kituose organizmuose, bet nėra labai sudėtingos, pavyzdžiui, estrogenų hormonai, išgauti iš nėščios kumelės šlapimo (Premarin).

Nesvarbu, koks apibrėžimas naudojamas, jį greičiausiai reikės pakeisti, kai į rinką bus pateikti nauji produktai. Išskyrus keletą išimčių, šiame straipsnyje bus naudojamas apibrėžimas, kad biologines medžiagas sukuria mikroorganizmas arba mamalijos ląstelė ir yra didelės sudėtingos molekulės, kurių dauguma yra baltymai arba polipeptidai.

Cheminių vaistų gamybos procesas yra gana gerai apibrėžtas, todėl šiuos vaistus galima gaminti vienodais dideliais kiekiais. Tačiau biologinės medžiagos turi sudėtingą gamybos procesą, kurio metu gaunami nedideli kiekiai. Sunku padidinti biologinių medžiagų kiekį nuo laboratorinių kiekių, naudojamų ankstyvai analizei ir ikiklinikiniams tyrimams, iki didesnės apimties partijų ir išlaikyti produkto grynumą bei serijų lygiavertiškumą.

Biologinės medžiagos dažnai yra labai jautrios fizinėms sąlygoms (temperatūrai, šlyties jėgoms, cheminei fazei ir šviesai) ir fermentiniam poveikiui. Paprastai jiems reikia atlikti sudėtingus biologinius tyrimus, kad būtų galima įvertinti partiją ir įvertinti stabilumą, o ne cheminius tapatumo ir grynumo bandymus.

Kaip jie veikia biologiškai
Terapinis biologinio preparato taikinys visada yra genas arba baltymas. Tai, kad genetinė informacija visose ląstelėse, nepriklausomai nuo rūšies, dekoduojama panašiai, leidžia žmonėms tirti kirminų ar zebrų žuvų genų funkciją.

Rekombinantinė DNR, svarbus biologinių medžiagų gamybos procesas, reikalauja išskirti DNR iš žmogaus ląstelių ir potencialiai modifikuoti tą DNR segmentą, įterpti jį į bakterijas ar žinduolių ląstelę ir priversti tą organizmą ar ląstelę jį išreikšti. Kūrimo procese dalyvauja keli žingsniai: genų, koduojančių baltymus, nustatymas, genų klonavimas, su genais susijusių baltymų atkūrimas, baltymų vaidmens ligos procese nustatymas ir galimo gydymo kūrimas.

Visiems nustatytiems naujiems baltymams atliekama daugybė ląstelių tyrimų, suteikiančių informaciją apie tai, kaip konkretus baltymas keičia biologinį procesą. Biologiniuose tyrimuose stiprumui nustatyti naudojami gyvų organizmų ar audinių biologiniai rodikliai. Tai gali būti ląstelių audinių kultūros, mikromatricos ekspresijos technologija, išmuštų gyvūnų modeliai, transgeninių gyvūnų modeliai ir antisensinės arba antikūnų technologijos (pvz., diagnostinis antikūnų apibūdinimas).

Yra didesnė imuninių reakcijų galimybė į biologinius preparatus nei į cheminius vaistus. Cheminių vaistų molekulės yra per mažos, kad jas būtų galima laikyti imunogeninėmis, ir paprastai imuninė sistema jų neatpažįsta kaip „įsibrovėlių“. Naudojant biologinius preparatus, priklausomai nuo vaisto, žmogaus imuninė sistema gali greitai atpažinti molekulę ir tada sukurti imuninį atsaką, kad pašalintų didelę molekulę, kurią laiko svetima medžiaga. Tai gali sunaikinti arba retais atvejais sustiprinti biofarmacinio preparato aktyvumą.

Beveik visi biologiniai preparatai gali sukelti antikūnų gamybą, nors dauguma antikūnų turi gerybinių klinikinių pasekmių. Antikūnus gali sukelti maži teršalų fragmentai, sąlytis su paciento serumu arba fermentinės kaskados po dozės.

Sudėtinga biologinių medžiagų gamyba
Biologinių makromolekulių trapumas ir biologines medžiagas gaminančių gyvų ląstelių jautrumas kelia sudėtingus gamybos reikalavimus fermentacijai, aseptiniam apdorojimui, saugojimui ir bandymams. Nors cheminio vaisto veiklioji medžiaga paprastai yra unikali molekulė, kuriai taikomi nusistovėję analitiniai tyrimai, biologinių preparatų veiklioji medžiaga dažnai yra didelės makromolekulės dalis. Ta makromolekulė savo ruožtu yra pirminio baltymo arba polipeptido ir kitų biologinių medžiagų modifikacija, kuri gali būti neaiškiai apibūdinta. Baltymų ir polipeptidų produktai gali turėti kintamų kompleksų, o tai reiškia, kad jų molekulėse yra įvairus skaičius identiškų komponentų. Be to, biologinių medžiagų paviršiaus cukrus (glikozilinimas) arba sulankstymas gali skirtis, atsižvelgiant į tai, kaip jie gaminami. Naudojant biologines medžiagas taip pat gali būti pradinių medžiagų mikrobiologinis užteršimas.

Kadangi biologinės medžiagos dažnai yra nevienalytės esančiose molekulėse ir (arba) polipeptiduose, jų priemaišų profilis priklauso ir gali skirtis nuo procesų, naudojamų gaminant ir tikrinant kiekvieną partiją. Naudojant biologinius preparatus, reikia apibrėžti baltymų mišinį ir apibūdinti veikliąją medžiagą bei pagalbines medžiagas. Kitaip tariant, produktas neturi būti vienalytis, jei biologinis preparatas veikia per molekulinę grupę. Pavyzdžiui, kraujas yra biologinė medžiaga (pagal JAV maisto ir vaistų administracijos klasifikaciją), kuri nėra sudaryta iš vienos vienodos molekulės.

Tai nereiškia, kad biologinei gamybai trūksta kokybės kontrolės priemonių; iš tikrųjų yra atvirkščiai. Įprastas cheminio vaisto gamybos procesas gali apimti 40–50 kritinių testų. Biologinio preparato procese gali būti 250 ar daugiau. Biologinėje gamyboje naudojami specializuoti procesai, kurie ne visada panašūs į patalpas, mašinas ar įrangą, naudojamą cheminiams vaistams gaminti. Naujų objektų statyba ir įteisinimas yra neproporcingai brangus ir atima daug laiko. Tai padeda paaiškinti pasaulinį biogamybos pajėgumų trūkumą ir biologinių bei cheminių vaistų kainų skirtumą.