Análisis de la agregación de proteínas en farmacéuticos

Causas de la agregación de proteínas
PharmTech: ¿Cuáles son las causas de la agregación de proteínas en las formulaciones biológicas?

Brown: Las proteínas tienen una propensión natural a agregarse debido a la naturaleza dinámica de su estructura, la cual se mantiene junta mediante una combinación de las fuerzas de Van der Waals, enlaces de hidrógeno, enlaces disulfuro e interacciones hidrofóbicas. La alteración de este delicado balance puede exponer las regiones hidrofóbicas internas de la cadena de polipéptidos, los cuales pueden entonces interactuar con áreas de otras proteínas para formar complejos más grandes de proteínas mal plegadas. Esta agregación puede ser ‘nativa’, en la cual la estructura de la proteína se mantiene y la agregación es reversible en gran medida, o ‘no nativa’, en donde la desnaturalización y los cambios estructurales significan que este efecto es grandemente irreversible. Los agregados pueden continuar creciendo y formándose en un rango de tamaños muy amplio, incluyendo hasta y más allá de la formación de partículas visibles, y finalmente esto lleva a la precipitación.

La agregación de proteínas es una consecuencia común de muchos tratamientos de la muestra y es un problema mayor que enfrenta la industria biofarmacéutica. Estos tratamientos incluyen la adición de químicos, la reconstitución incorrecta de materiales liofilizados, el efecto de tensiones mecánicas encontradas durante la manufactura, los ciclos de congelamiento/descongelamiento y el almacenamiento prolongado. También se sabe que la presencia de partículas contaminantes promueve la agregación, con materiales tales como aceite de silicón, un lubricante habitualmente usado en jeringas pre-llenadas, que actúa como un sitio de nucleación para la agregación. Otros ejemplos de materiales contaminantes incluyen hule siliconizado de los sistemas de cierre-contenedor, partículas de vidrio de los viales y partículas metálicas oxidadas provenientes de fuentes tales como las líneas de llenado. Existe el potencial de que ocurra la agregación en casi cada etapa de un proceso biofarmacéutico, tal como el desarrollo, la formulación, la manufactura, el almacenamiento y en el punto de uso, y puede tener un número de consecuencias perjudiciales.

Lo que es fundamentalmente importante es entender, en una etapa temprana, la vía de la formación de agregados con el fin de poner en el lugar procesos que ayudarán a minimizarla. La conducta de agregación de dos proteínas en un proceso similar puede ser muy diferente.

Riesgo de la agregación de proteínas
PharmTech: En términos de seguridad y eficacia, ¿cuáles son los riesgos de la agregación de proteínas?

Brown: Aunque las moléculas biológicas se pueden degradar en un número de maneras que hace desafiante su desarrollo como agentes terapéuticos, la presencia de agregados en las formulaciones biofarmacéuticas sigue siendo una de las principales preocupaciones de calidad y seguridad. No todos los agregados perderán la funcionalidad de la proteína original, pero conforme avanza la agregación, la actividad de las moléculas de la proteína constituyente puede bien disminuir o perder su actividad terapéutica, reduciendo así su eficacia. De mayor preocupación incluso, es que numerosos estudios han mostrado que la presencia de agregados de proteína en una formulación terapéutica destinada para administración parenteral puede disparar una respuesta inmune no deseada y/ potencialmente peligrosa en el receptor.

La eficacia puede afectarse en un número de diferentes formas, que van desde ningún impacto hasta hacer que sea un fármaco completamente inefectivo. Por ejemplo, los grandes agregados que se desarrollan durante el proceso de formulación pueden bien ser filtrados en las últimas etapas de la producción, lo cual también reducirá la concentración de la molécula activa en el producto final. Aunque el problema de seguridad más grave es el potencial para disparar una respuesta inmune que lleve a un choque anafiláctico que ponga en riesgo la vida, las respuestas inmunes menos devastadoras también tienen consecuencias serias. Por ejemplo, la eficacia de un biofarmacéutico puede estar comprometida si una respuesta inmune en el paciente lleva a la eliminación de la proteína terapéutica, dando como resultado un tratamiento inefectivo quizás en donde no existe ninguna otra alternativa de tratamiento. Igualmente importante es la administración de proteínas destinadas a suplementar niveles de una proteína endógena que se presenta de manera natural. En este caso, el disparador de una respuesta inmune puede llevar no sólo a la destrucción del propio terapéutico, sino que también puede inducir una respuesta inmune contra la proteína intrínseca, dejando potencialmente al paciente con complicaciones clínicas adicionales. El caso de Aplasia de Eritrocitos Puros (PRCA) asociada al Eplex es un ejemplo bien documentado de dicho efecto.

La Guía para la Industria: Evaluación de la Inmunogenicidad para Productos Terapéuticos de Proteína de la FDA, publicada en agosto de 2014 (1), proporciona descripciones útiles de las consecuencias clínicas de respuestas inmunes a las proteínas terapéuticas. La eficacia reducida y la inmunogenicidad aumentada de un producto farmacéutico son ambas sumamente indeseables, de manera que el monitoreo y la comprensión de la agregación de proteínas en las formulaciones farmacéuticas es crucial.

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