La production des biothérapies: biosimilaires · Exemple d’analyse comparative physico-chimique...
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La production des
biothérapies:
biosimilairesThibaud Stoll, PhD
13ème Biennale Monégasque de Cancérologie1er février 2018Grimaldi ForumMonaco
Clause de non-responsabilité
Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group
Cette présentation ne représente pas la position officielle de Merck sur la méthode et les exigences réglementaires pour développer et produire des médicaments biosimilaires
Agenda
1. Les médicaments biologiques
• Caractéristiques
• Procédé de production
2. Le développement technique des biosimilaires et les exigences réglementaires
3. Conclusion
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La complexité des médicaments biologiques (1/2)
Aspirine Insuline Anticorps monoclonal
Avastin®, Herceptin®, Rituxan®
180 Da 5808 Da51 acides aminés
Env. 150’000 DaEnv. 1300 acides aminés
Médicaments chimiques Médicaments biologiques
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La production des médicaments biologiques
Substances nutritives
O2
Récolte (centrifugation)
CO2
Etapes de purification
Multiplication des cellules par étapes
Remplissage aseptique
Cellules animales modifiées
génétiquement
Production d’un lot: 2-3 mois
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Décongélation d’une ampoule de la banque cellulaire
~ 6 cm
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Expansion de l’inoculum : spinner de 500 mL et bioréacteur de 25 L
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Expansion de l’inoculum : bioréacteurs de 120 L et 600 L
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Production du principe actif : bioréacteurs de 15’000 L
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Elimination des cellules par centrifugation
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Purification du principe actif: chromatographie et filtration
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Remplissage aseptique et inspection visuelle
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Conditionnement
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Les caractéristiques des médicaments biologiques (2/2)
Médicaments biologiques
• Population moléculaire très homogène et très reproductible
• Contrôle de qualité: analyse chimique standard
• Population moléculaire micro-hétérogène («formes variantes»), variations inter-lots
• Contrôle de qualité: combinaison d’analyses physico-chimiques et biologiques complexes
Médicaments chimiques
«Le procédé de production
définit le produit»
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Les formes variantes possibles d’un anticorps monoclonalPrincipales modifications post-traductionnelles (in vivo et in vitro)
pyro-E Glutamine ou glutamate èpyroglutamate
Déamidation: asparagine èaspartate, glutamine è glutamate
Oxidation: méthionine èmethionine sulfone
Glycation: addition de glucose oufructose
Glycosylation d’asparagine (N-), sérine (O-) et thréonine (O-)
Sialylation
K Elimination de la lysine en bout de chaîne
• Coupure protéolytique («clipping»)
• Aggrégation
• Structure 3D («refolding»)
D
O
G
Impact potentiel sur:• Activité biologique
(ADCC, CDC)• Immunogénicité• Stabilité in vitro• Temps de demi-vie in
vivo• Biodisponibilité
• Sécurité clinique• Efficacité clinique
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Développement des médicaments biosimilairesLes exigences réglementaires - principes
Données requises• Qualité
• Bioéquivalence
• Sécurité clinique
• Efficacité et tolérance cliniques
But: comparaison entre un médicament de référence
et un médicament déclaré comme biosimilaire*
*) “Médicament biologique similaire à un médicament de référence” (ANSM)
• Caractérisation physico-chimique et biologique extensive
• Etudes de biodisponibilité
• Etudes précliniques (toxicologiques)
• Etudes cliniques
• Caractérisation physico-chimique standard
• Etudes de biodisponibilité
Médicaments génériques (chimiques)
En général pas d’étude clinique
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Etudes cliniques
comparatives
Développement des médicaments biosimilairesLes principales étapes
In vivo (animal)• Toxicité• PC/PD• Immunogénicité
Pharmacologie
clinique
Etudes non-
cliniquesCaractérisation
Développement du procédé de production
Analyses physico-chimiques et biologiques
• Toxicité• PC/PD• Immunogénicité
• Dosage (Phase II)• Efficacité• Sécurité
~ 5 ans
• > 60 méthodes analytiques• 60 – 80 lots du médicament
de référence testés
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• Criblage de clones cellulaires (>> 100) • Optimisation des paramètres de
production (>> 100 tests)
Exemple d’analyse comparative physico-chimique et biologique d’un biosimilaire (infliximab) (1/2) *
Category Product quality attributes Analytical attributes Assessment
Physicochemical characterization
Primary structure
Molecular weightAmino acid sequenceTerminal sequenceMethionine oxidationDeamidationC-terminal and N-terminal variantsDisulfide linkage mapping
Intact mass in reducing/non-reducing conditionsPeptide mapping by LC-ESI-MS/MS using a combination of digestion enzymesPeptide mapping in non-reducing conditions
Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product
High-order structure Protein secondary and tertiary structure
Far- and near-UV CD spectroscopy, ITFHDX-MS, antibody conformational arrayDSC
Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product
Glycosylation
N-linked glycosylation site determinationN-glycan identificationN-glycan profile analysis
LC-ESI-MS/MSProcainamide labelling and LC-ESI-MS/MS2-AB labelling and HILIC-UPLC
Similar to reference productMinor differences were observed, but not clinically meaningfulSimilar in terms of:• %AfucoseC%HM and %Gal,• Percentage of charged glycans of SB2 is lower, but not clinically
meaningful
AggregationSoluble aggregates SEC-UV, SEC-MALLS/RI SV-AUC Slightly higher compared with reference product in HMW analysed by
SEC/UV, but SV-AUC and SEC-MALLS profiles of SB2 were similar to those of reference product
FragmentationLow molecular weight Non-reduced CE-SDS
Reduced CE-SDSSimilar to reference product
Charge heterogeneityAcidic variantsBasic variants
CEX-HPLC and icIEF Similar to reference productLower compared with reference product, but not clinically meaningful
Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group *) Vulto and Jaquez (2017), Rheumatology, 56, 14-29
Exemple d’analyse comparative physico-chimique et biologique d’un biosimilaire (infliximab) (2/2) *
Category Product quality attributes Analytical attributes Assessment
Biological characterization
Fab-related biological activity
TNF-α neutralization activityTNF-α binding activityApoptosis activityTransmembrane TNF-α binding assay
TNF-α neutralization assay by nuclear factor-κB reporter gene assayFRETCell-based assayFACS
Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product
Fc-related biological activity
FcRn bindingFcγRIIIa (V/V type) bindingADCC using healthy donor PBMCCDCC1q bindingFcγRIa bindingFcγRIIa bindingFcγRIIb bindingFcγRIIIb binding
AlphaScreen®SPRCell-based assayCell-based assayELISAFRETSPRSPRSPR
Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product
Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group *) Vulto and Jaquez (2017), Rheumatology, 56, 14-29
Conclusion
• Médicament biologique: molécule très complexe (protéine) produite par des cultures – en bioréacteur - de cellules modifiées génétiquement
• Production d’un lot: 2-3 mois
• Principe actif: population moléculaire «micro-hétérogène» due à des modifications post-traductionnelles in vivo et in vitro è impact potentiel sur la sécurité et l’efficacité cliniques
• Médicament biosimilaire
• > 60 méthodes analytiques physico-chimiques et biologiques pour établir la comparabilité
• 60-80 lots du médicament de référence analysés
• Caractérisation souvent plus poussée que le médicament de référence (lors de son enregistrement)
• «Semblable mais pas totalement identique au médicament de référence» (ANSM)
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