Les thérapies émergentes inspirent de nouvelles solutions de stabilité

L'importance croissante des produits biologiques complexes et hautement concentrés entraîne le développement d'une technologie améliorée d'évaluation de la stabilité

Getty: aydinmutlu / Getty Images

Par Vivienne Raper, PhD

Les produits biologiques émergents tels que les anticorps multispécifiques, les vaccins à ARNm et les thérapies géniques à base de vecteurs viraux sont plus complexes que les produits biologiques établis tels que les anticorps monoclonaux et les protéines recombinantes. Par conséquent, les produits biologiques émergents posent des défis uniques en matière de stabilité des produits. Relever ces défis et prévenir les conséquences indésirables telles que des réactions immunitaires dangereuses chez les patients nécessite une compréhension plus approfondie de la stabilité du produit. Plus précisément, cela nécessite des technologies améliorées de stabilité des produits.

Aujourd'hui, diverses technologies de stabilité des produits sont en cours de développement. Pour recueillir plus d'informations à leur sujet, GEN a consulté plusieurs experts qui collectent des données plus tôt dans le développement, utilisent de nouveaux instruments pour surveiller la stabilité des capsides de virus adéno-associés (AAV) et créent de nouvelles formulations qui restent stables même avec des concentrations élevées de drogues.

"Les produits appartenant à de nouveaux domaines thérapeutiques présentent un grand intérêt, mais les connaissances à leur sujet sont peu nombreuses", déclare Roberta Bucci, collègue scientifique, développement bioanalytique, Catalent Biologics. Elle ajoute que les fabricants qui manquent de connaissances suffisantes peuvent être incapables de résoudre les problèmes de test de stabilité dans les limites imposées par les délais du projet.

"Si vous rencontrez un problème avec votre produit en phase avancée, il est trop tard pour prendre du recul pour réparer ou améliorer le produit", souligne-t-elle. Pour aider les fabricants à éviter ce problème, elle recommande d'effectuer des études de stabilité préliminaires le plus tôt possible dans le développement : "A mon avis, vous devez mettre en place toutes les études nécessaires pour bien comprendre le produit avant de passer à une phase ultérieure."

Ces premières études pourraient inclure l'utilisation de lots à petite échelle pour prédire la stabilité du produit dans des conditions de stockage spécifiques. L'introduction d'un programme de formation structuré dans le laboratoire est également importante, dit-elle, pour s'assurer que le personnel utilise les bonnes techniques pour manipuler le produit. Elle ajoute que Catalent, en tant qu'organisation de développement et de fabrication sous contrat, travaille avec de nouveaux clients pour évaluer si les nouveaux produits nécessitent des travaux supplémentaires avant de pouvoir progresser davantage dans le développement.

Une tendance clé dans l'industrie est l'identification des paramètres de stabilité qui doivent être évalués au cours du développement. Ces paramètres, dit Bucci, incluent l'identité, la taille, la distribution de taille et la concentration des particules subvisibles. Selon Bucci, ces paramètres présentent un "grand intérêt" car ils peuvent prédire l'agrégation des produits.

Cette agrégation de produits médicamenteux a le potentiel de générer des réactions immunitaires chez les patients, ajoute Bernardo Cordovez, PhD, CSO et co-fondateur de Halo Labs.

"Qu'un produit biologique soit une thérapie génique basée sur l'AAV ou un anticorps monoclonal, il peut s'agréger un peu", note-t-il. "Si c'est le cas, cela peut déclencher votre système immunitaire et être attaqué. Même si le biologique avait bien fonctionné autrement, il finira par être éliminé. Il cessera de fonctionner." Dans les pires cas, poursuit-il, l'instabilité physique du médicament peut provoquer de graves réactions allergiques.

Une solution à ce problème, suggère Bucci, est une évaluation précoce de la stabilité du produit, idéalement en utilisant plusieurs techniques non destructives pour éviter de détruire de petits échantillons précieux. Bucci mentionne que deux instruments Beckman Coulter (le compteur de particules pharmaceutiques HIAC 9703+ et le microscope d'imagerie en flux FlowCam 800 et l'analyseur de particules) sont utiles pour étudier les particules subvisibles dans de petits volumes d'échantillons.

D'autres entreprises développent également de nouveaux instruments d'évaluation de l'agrégation. L'une de ces sociétés est Halo Labs, qui propose Aura GT, un instrument développé pour la détection de particules subvisibles dans les thérapies géniques. Aura GT utilise un microscope automatisé et une plaque à membrane pour compter, dimensionner et identifier les particules subvisibles.

Cordovez explique que l'instrument fonctionne en imageant une membrane avec des pores bien définis, puis en utilisant la membrane pour filtrer un échantillon (par exemple, un échantillon d'un produit à base d'AAV). Les grosses particules (plus grosses que 2 μm) sont laissées sur la membrane. Ces particules peuvent être imagées en utilisant la fluorescence et une source de lumière supplémentaire pour établir le nombre et la taille des particules, et pour déterminer si les particules sont des capsides virales, des contaminants externes ou même des agrégats d'excipients.

"Les vecteurs viraux sont beaucoup plus complexes biologiquement que leurs prédécesseurs", note Cordovez. "Non seulement chaque particule virale a une coque protéique, mais elle contient également un composant génomique important et collant. … Donc, si vous avez des particules, vous voulez savoir [si elles sont] des particules virales qui ont fui et se sont agrégées, ou si [ils ont été formés par] des excipients destinés à maintenir la stabilité des particules virales. »

Un argument de vente majeur pour Aura GT, suggère Cordovez, est que le filtrage non destructif du produit à travers une membrane signifie qu'il peut analyser les particules dans des volumes d'échantillon aussi petits que 5 μL. "L'Aura GT a été inspirée par le client", raconte-t-il. « Les gens étaient intéressés à poser plus de questions et à utiliser des échantillons de plus petit volume. Le faible volume est extrêmement important pour les vecteurs viraux, car les rendements sont de trois à cinq ordres de grandeur inférieurs à ceux des produits biologiques établis, et parce que les AAV ont une nature plus complexe. ."

Unchained Labs est une autre entreprise qui est entrée sur le marché en pleine croissance des tests de stabilité de la thérapie génique. En 2020, Unchained Labs a lancé une application de stabilité AAV pour la plate-forme de dépistage Uncle de l'entreprise.

Selon Kevin Lance, PhD, directeur du marketing des vecteurs viraux chez Unchained Labs, la plateforme Uncle permet une évaluation rapide de la stabilité à l'aide de trois méthodes différentes : la fluorescence à spectre complet, la diffusion statique de la lumière et la diffusion dynamique de la lumière. Il note que la plate-forme peut évaluer la stabilité de stockage à long terme, qui devient de plus en plus importante pour l'industrie, en augmentant rapidement la température d'un échantillon de produit. Si, par exemple, il n'est pas clair si un produit peut durer à 4°C pendant six mois, la plateforme pourrait augmenter la température d'un échantillon de produit de 15° à 95°C. Les informations de stabilité peuvent être générées en deux heures.

"La tendance générale dans l'industrie est à un stockage plus long à des températures plus souhaitables", observe Lance. Les premiers vecteurs AAV à succès commercial, se souvient-il, imposaient plusieurs « interdits » stricts. Ne conservez pas les vecteurs plus de deux semaines. Ne les secouez pas. Ne les conservez pas au congélateur. Lance suggère que pour les cliniciens, ces restrictions n'ont fait qu'ajouter au stress lié à l'administration d'un traitement d'un million de dollars. Heureusement, il y avait moins de "ne pas faire" en 2017, l'année où la thérapie génique Luxturna de Spark Therapeutics a été approuvée aux États-Unis. Comme le note Lance, Luxturna est de longue conservation et peut être stocké au congélateur.

L'application Uncle AAV, explique Lance, permet de surveiller le processus de panne de l'AAV. Ce processus, qui comprend le déploiement et la décomposition de la protéine AAV, a pour résultat que la capside "explose comme l'étoile de la mort". Les protéines dépliées sont collantes et ont tendance à s'agréger.

Une autre voie d'instabilité qui peut être surveillée, dit Lance, est celle qui permet à l'ADN de s'échapper de la capside intacte avant que la décomposition et l'agrégation ne se produisent. Il affirme que lorsque cette voie est surveillée avec la plate-forme Uncle, il est possible d'évaluer le comportement de stabilité avant que l'agrégation ne se produise, et même avant que les capsides ne se désagrègent.

Les produits biologiques à haute concentration « deviennent absolument plus courants », déclare Deborah Bitterfield, PhD, fondatrice et PDG de Lindy Biosciences. Elle ajoute que ces produits biologiques présentent des défis de formulation et de test de stabilité. Cette pensée est appuyée par Bucci, qui déclare : « Lorsque vous testez des produits hautement concentrés, vous pourriez hésiter à diluer vos échantillons. Vous ne voudriez pas que vos dilutions faussent vos résultats.

Au lieu de la chromatographie, qui peut nécessiter une dilution de l'échantillon, Bucci recommande d'utiliser un système comme le système CTech SoloVPE de Repligen. Avec ce système, il n'est pas nécessaire de diluer avant de tester. L'utilisation d'une technique qui ne nécessite pas de dilution garantit que des comportements tels que l'agrégation ne sont pas perturbés par le processus de préparation et qu'une vue plus précise des attributs du produit peut être obtenue.

Un autre défi consiste à maintenir la stabilité des formulations à haute concentration pour l'injection sous-cutanée. "Il y a une énorme tendance dans l'industrie vers la livraison sous-cutanée d'anticorps monoclonaux", a déclaré Bitterfield. "Il permet aux patients de livrer des médicaments à domicile." Mais si des anticorps monoclonaux ou des anticorps bispécifiques doivent être administrés à des doses plus élevées pour être efficaces, l'administration sous-cutanée de ces thérapeutiques peut être difficile.

Lindy Biosciences est une entreprise dérivée de l'Université Duke, où les chercheurs ont développé la microglassification, une technologie de déshydratation. Selon Bitterfield, il crée des particules denses et sphériques de protéines solides. La poudre sèche microglassifiée a une durée de conservation de deux ans dans des conditions réfrigérées et peut être mise en suspension dans une substance huileuse non aqueuse qui lui permet d'être injectée à l'aide d'une seringue auto-injecteur préremplie standard. Une fois la poudre sèche injectée par voie sous-cutanée, elle se dissout.

Lindy Biosciences est à un stade préclinique de développement avec des partenaires non divulgués, et elle s'attend à être à la clinique avec sa technologie d'ici 2025.

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