Revista farmacéutica - Pharmaceutical Technology en Español

Revista farmacéutica - Pharmaceutical Technology en Español





CARRERA DE TECNOLOGÍA FARMACÉUTICA.

La importancia de la caracterización en el diseño de biosimilares

Biosimilares



Mesa redonda de la industria moderada por Adeline Siew, PhD

Los expertos de la industria discuten los requisitos y retos involucrados en obtener un producto biosimilar desde la mesa de trabajo hasta el lanzamiento.

El mercado global para fármacos biosimilares se ha pronosticado con un valor de $2,445 mdd en 2013 (1). El crecimiento corresponde con un 20% de incremento desde las cifras del año pasado y constituye aproximadamente 2% del mercado global de biológicos (1). Aunque estrechamente concentrado en sólo unas cuantas áreas terapéuticas actualmente, el mercado de biosimilares está preparado para expandirse durante la próxima década y más allá como resultado de dos factores principales: las inminentes caducidades de las patentes de biológicos estrella y la crisis financiera que está llevando a los que pagan a presionar por una adopción más amplia de biosimilares para manejar los costos ascendentes de salud.

Muchas compañías están interesadas en conseguir una participación en el mercado de biosimilares dada su prometedora perspectiva; sin embargo, llevar estas complejas moléculas desde el laboratorio hasta el lanzamiento puede ser un reto, no sólo durante la etapa de desarrollo sino también en términos del proceso de manufactura involucrado. Pharmaceutical Technology realizó una mesa redonda para tener un mayor conocimiento sobre este tema. Participantes incluidos: Sheen-Chung Chow, PhD, profesor, Departamento de Bioestadística y Bioinformática en la Escuela de Medicina de la Universidad de Duke; Christina Satterwhite, PhD, directora del laboratorio de ciencias, Laboratorio Charles River; Fiona Greer, PhD, directora global, desarrollo de servicios biofarmacéuticos, Bruno Speder, líder de grupo de asuntos regulatorios de estudios clínicos, Investigación Clínica y Rabia Hidi, PhD, directora de biomarcadores y análisis biofarmacéutico, Servicios de Laboratorio, los tres en Life Sciences Services en SGS.

La compleja naturaleza de los biosimilares
PharmTech: ¿Por qué los biosimilares no se aprueban de la misma manera que los genéricos?

 

Sheen- Chung Chow, PhD, profesor del Departamento de Bioestadística y Bioinformática, Escuela de Medicina de la Universidad de Duke.

Chow (Universidad de Duke): El trayecto de la aprobación regulatoria está bien establecido para los fármacos genéricos; sin embargo, no puede aplicarse a biosimilares debido a diferencias fundamentales entre los fármacos genéricos y los biosimilares. Por ejemplo, los fármacos genéricos son productos farmacéuticos de molécula pequeña que contienen ingredientes activos ‘idénticos’ que el fármaco de marca. Los biosimilares, por el otro lado, están hechos de células vivas u organismos vivientes que son sensibles a factores ambientales tales como la luz y la temperatura durante el proceso de manufactura. Los biosimilares habitualmente tienen estructuras mezcladas y complicadas que son difíciles, si no es que imposibles, de caracterizar. Como resultado, los biosimilares no son fármacos genéricos.



















Fiona Greer, PhD, directora global, desarrollo de servicios biofarmaceúticos, SGS.

Greer (SGS): Los fármacos biosimilares no pueden considerarse de la misma manera que los genéricos. La estructura exacta de los fármacos sintéticos de pequeña molécula y sus impurezas pueden ser bien definidas químicamente, lo que le facilita a los fabricantes de genéricos evitar los costosos estudios clínicos completos si pueden establecer que su producto es ‘bioequivalente’ en estudios farmacocinéticos al fármaco de marca o listado. Sin embargo, a diferencia de los fármacos de pequeña molécula, los productos derivados biológicamente son moléculas de proteínas grandes y complejas, que habitualmente comprenden una mezcla de especies estrechamente relacionadas que sufren modificaciones post-traslacionales, las cuales influyen la estructura anticipada de la proteína. Cuando se producen en sistemas de expresión de mamíferos, estas proteínas pueden estar también glicosiladas (es decir, el carbohidrato está unido a la columna vertebral de la proteína), incrementando más así la cantidad de heterogeneidad en las glicoformas producidas.

Adicionalmente, las complejidades de la expresión celular y de la biomanufactura hacen que las réplicas exactas de la molécula originadora sean casi imposibles; el proceso ciertamente será diferente. Además, los parámetros tales como la estructura tridimensional, la cantidad de variantes ácido-básicas o las modificaciones post-traslacionales (p.ej., el perfil de glicosilación) pueden ser significativamente alterados por cambios, los cuales pueden inicialmente ser considerados como ‘menores’ en el proceso de manufactura, pero pueden afectar enormemente los perfiles de seguridad y eficacia de estos productos. Los biosimilares no son, por lo tanto, simples genéricos. La diferencia fundamental con las complejas moléculas de proteína es que no pueden ser absolutamente idénticas al original. En cambio, las compañías que desarrollan estas ‘copias’ deben demostrar que son similares realizando una comparación lado a lado con muestras de referencia del originador.



















Christina Satterwhite, PhD, directora del laboratorio de ciencias, Charles River

Satterwhite (Charles River): Los biosimilares no son aprobados de la misma manera que los genéricos porque son similares, pero no idénticos al producto biológico original debido a los procesos de manufactura usados para generar estos tipos de moléculas. Un biosimilar es un producto derivado biológicamente que puede tener sutiles diferencias estructurales con cada proceso de manufactura, lo cual puede resultar en diferentes propiedades.

El camino a la aprobación
PharmTech: ¿Puede describir las vías de aprobación legal y regulatoria para biosimilares en Europa y los Estados Unidos?


















Bruno Speder, líder de grupo de asuntos regulatorios de estudios clínicos, Investigación Clínica, SGS

Speder (SGS): Tanto los caminos regulatorios de Europa y de EEUU dependen de poder demostrar la ‘biosimilitud’ que involucra una comparación rigurosa contra los lotes del producto originador, inicialmente a nivel fisicoquímico, después paso a paso en estudios de seguridad, de potencia y clínicos. Sólo un producto originador que fue autorizado sobre la base de un dossier de registro completo puede servir como producto de referencia (es decir, procedimiento centralizado en Europa y solicitud de nuevo fármaco en EEUU). Tanto en Europa como en EEUU, se requiere una extensa consulta con la Agencia Europea de Medicamentos (EMA) y con la Administración de Alimentos y Fármacos (FDA).

Greer (SGS): La Unión Europea estableció las primeras guías regulatorias legales para ‘productos medicinales biológicos similares’ (es decir, biosimilares) (2-4). Posteriormente, se publicaron anexos específicos para productos (5). Varias de las guías originales han sido o están en el proceso de ser modificadas. La primera molécula biosimilar aprobada en Europa en Abril 2006 fue Omnitrope, una versión del somatoprin. Todas las guías, más los artículos y proyectos del conceptuales de la revisión actual están disponibles en el sitio web de EMA (5).

Mientras tanto, en EEUU, el Acta de Competencia de Precios de Biológicos e Innovación (BPCIA) proporciona un nuevo camino para los biosimilares -la ruta 351(k) del Acta de Servicios de Salud Públicos (PHS). Esta vía también requiere la comparación de una molécula biosimilar con un solo producto de referencia que haya sido aprobado bajo la ruta normal 351(a) con referencia a hallazgos previos sobre seguridad, pureza y potencia. En contraste, un aspecto de la legislación, único para los EEUU es la provisión para dos niveles de producto -“biosimilar” y “biosimilar intercambiable”. Un producto biológico intercambiable es uno que puede ser sustituido por el producto de referencia sin intervención del proveedor de salud que prescribió el producto de referencia. Por lo tanto, se requieren más datos para que un producto sea etiquetado como intercambiable más que como biosimilar.

En febrero de 2012, la FDA publicó tres proyectos de documentos guía para ayudar a los desarrolladores de biosimilares:Consideraciones Científicas en la Demostración de Biosimilitud con un Producto de Referencia (6), Consideraciones de Calidad en la Demostración de Biosimilitud con un Producto Proteínico de Referencia (7) y Biosimilares: Preguntas y Respuestas con Respecto a la Implementación del Acta de Competencia de Precios e Innovación de Biológicos del 2009 (8). A principios de este año, se publicó una cuarta guía que está relacionada con las reuniones científicas (9).

Satterwhite (Charles River): La UE ha desarrollado un marco de trabajo de la guía regulatoria basado en la ciencia desde el 2005 hasta el presente para garantizar fármacos biosimilares de alta calidad. La ruta de los biosimilares en EEUU se creó bajo el Acta de Protección del Paciente y Cuidado Costeable en 2010 (10); sin embargo, las regulaciones de EEUU están todavía pendientes. Se publicaron tres proyectos de guía (6-8) en febrero de 2012 con un enfoque sobre la caracterización analítica y totalidad de evidencia para el programa. Un cuarto proyecto de guía (9) fue publicado en 2013 en donde se hace hincapié en las reuniones formales entre el patrocinador y los reguladores. Muchas compañías farmacéuticas y de biotecnología están avanzando con el uso de las guías regulatorias de la Conferencia Internacional de Armonización (ICH) y de la FDA que actualmente gobiernan los sometimientos biológicos y las estrategias que incorporan la guía regulatoria de biosimilares de la UE. Aunque el proyecto de guía está disponible, sigue habiendo algo de confusión dentro de la industria.

Estudio de bioequivalencia
PharmTech: ¿Puede explicar los procedimientos para el estudio de bioequivalencia de biosimilares y cómo difiere del estudio de bioequivalencia para fármacos genéricos?

Chow (Universidad Duke): La regulación actual para la aprobación de fármacos genéricos está basada en probar la bioequivalencia promedio. Para la evaluación de biosimilares, se sugiere que el análisis de biosimilitud debe enfocarse en la variabilidad más que en la biodisponibilidad promedio sola. Además, se ha criticado que el criterio de ‘unitalla’ no es apropiado para la evaluación de biosimilares.

Satterwhite (Charles River): Una de las mayores diferencias en el análisis de los biosimilares al contrario de los genéricos es que el paquete de desarrollo del fármaco no sólo debe probar la estructura sino también la función. Un programa de biosimilares debe iniciar con un fuerte paquete analítico que incorpore típicamente el análisis de la cantidad de proteína y la pureza, la secuencia de aminoácidos, la glicosilación, las propiedades fisicoquímicas y el análisis de agregación. La liberación del lote y el estudio de estabilidad también deben ser incorporados. Adicionalmente, estas propiedades necesitan ser conocidas para el fármaco originador y múltiples lotes del fármaco originador deben, por lo tanto, ser evaluados. El tipo de pruebas funcionales evaluadas debe basarse en el mecanismo de acción del fármaco. Por ejemplo, un anticuerpo monoclonal anti-CD20 puede incluir las siguientes evaluaciones: ensayo de citotoxicidad mediada por la célula y dependiente del anticuerpo (ADCC), ensayo de citotoxicidad dependiente del complemento (CDC), ensayo de apoptosis con citometría de flujo, ensayo de unión por citometría de flujo y ensayos de receptor Fc.

Speder (SGS): Probar la bioequivalencia de biosimilares difiere de lo que se hace para genéricos estándar, tanto en el análisis no clínico así como en el diseño de los estudios clínicos. La bioequivalencia de los genéricos es comparada en un estudio de diseño cruzado, aleatorizado, de dos períodos, dos secuencias y una sola dosis. Los períodos de tratamiento deben estar separados por un período de lavado suficiente para asegurar que las concentraciones del fármaco están por debajo del límite inferior de cuantificación bioanalítica en todos los sujetos al inicio del segundo período. Normalmente, son necesarias al menos cinco vidas medias de eliminación para lograr esto. En la mayoría de los casos, ningún estudio no clínico necesita realizarse en el producto genérico.

Para los biosimilares, la mayoría de los cuales tiene vidas medias largas, un estudio cruzado sería inefectivo y no ético debido al hecho de que el período de lavado debe ser muy largo. Al paciente no se le permite tomar el fármaco durante este período de lavado, y por lo tanto, no tendrá tratamiento para su condición. Por lo tanto, se requieren los estudios de grupos paralelos, pero estos estudios no proveen un estimado de la variación intra-sujeto. Para los biosimilares, se requiere un análisis extenso no clínico frente a frente con el producto originador.

La similitud es difícil de establecer ya que los diferentes procesos de manufactura pueden resultar en diferencias en los sitios de glicosilación así como en los agregados.- Satterwhite. 

Estudios de caracterización
PharmTech: ¿Por qué es especialmente importante la caracterización estructural y funcional para los biosimilares?

Satterwhite (Charles River): Los paquetes analíticos que se requieren para un programa robusto deben llevarse a cabo antes de cualquier estudio in vivo. Las pruebas estructurales in vitro, junto con las pruebas funcionales in vitro, proveen la información necesaria para evaluar la biosimilitud de las moléculas. La similitud es difícil de establecer ya que los diferentes procesos de manufactura pueden resultar en diferencias en los sitios de glicosilación así como en los agregados. Es importante que las pruebas analíticas, incluyendo la caracterización estructural y funcional, aporten datos en los cuales se revelen las diferencias sutiles y la evaluación de riesgo sea realizada antes de avanzar al siguiente paso en el programa de desarrollo.

Greer (SGS): La vía del desarrollo para un biosimilar es diferente de la de un nuevo bioterapéutico. Indudablemente, existe un mayor requerimiento para la analítica. Este esfuerzo analítico aumentado, el cual puede ser recompensado en el requerimiento reducido de estudios clínicos, implica caracterización inicial física, química y biológica del biosimilar en comparación con el producto de referencia originador. Si se encontró que es ‘similar’ durante esta extensa caracterización, entonces se requieren los subsiguientes datos no clínicos y clínicos para demostrar los mismos perfiles de seguridad y eficacia que el compuesto originador. Sin embargo, la premisa es que la cantidad de datos no clínicos y clínicos requeridos será mucho menor que para una nueva aplicación autónoma, y generalmente, no es necesario un estudio Fase II. Los estudios extensos deben, por lo tanto, ser realizados para proveer datos comparativos para el biosimilar lado a lado con el originador. Las estrategias en esta etapa deben incluir evaluación de la estructura primaria y de orden mayor así como la variación lote a lote para el biosimilar y el producto de referencia. En la práctica, la caracterización analítica seguirá los requerimientos de la guía Q6B del ICH (11), incluyendo la determinación de la secuencia de aminoácidos, modificaciones post-traslacionales, incluyendo puentes disulfuro y glicosilación y perfiles espectroscópicos.

Unas de las más importantes técnicas analíticas para la caracterización estructural de la biomolécula es la espectrometría de masas (MS). Habitualmente se usan diferentes tipos de instrumentos en el estudio detallado de una glicoproteína de manera que la estructura global pueda ser elucidada, incluyendo electroaspersión-espectrometría de masas (ES-MS) en línea, donde el MS está acoplado a un cromatógrafo de líquidos de alta resolución (HPLC), ionización por desorción con láser en matriz asistida-espectrometría de masas (MALDI-MS), y para carbohidratos derivatizados, cromatografía de gases-espectrometría de masas (CG-MS). Aparte de la capacidad para estudiar las modificaciones no proteínicas, como la sulfación y la fosforilación, la otra mayor fuerza de un enfoque MS es en el análisis de mezclas, las cuales tienen aplicaciones obvias en el análisis de glicoformas heterogéneas.

El objetivo del estudio comparativo es establecer si el biosimilar tiene la misma secuencia de aminoácidos en la proteína primaria que el producto de referencia. Esto puede hacerse utilizando la clásica secuenciación de proteínas (degradación de Edman automatizada), mapeo peptídico por MS, secuenciación MS/MS y análisis de aminoácidos.

Para productos que están glicosilados, la caracterización de la estructura de carbohidratos es también esencial. Podría decirse que la glicosilación es  la más importante de las numerosas modificaciones post-traslacionales, pero lo que es innegable es que presenta un desafío único para los métodos analíticos. La población de las unidades de azúcar anexadas a los sitios de glicosilación individual en cualquier proteína dependerá del tipo de célula huésped utilizada, pero será una mezcla de diferentes glicoformas en el mismo polipéptido. Las poderosas estrategias basadas en MS pueden utilizarse para analizar tanto muestras libres (es decir, sin derivatizar) como muestras derivatizadas para determinar sitios de glicosilación de estructuras unidas tanto N- como O-, la identidad de los extremos no reductores terminales (potencialmente las estructuras más antigénicas), y los tipos de oligosacáridos presentes. Los métodos cromatográficos de intercambio aniónico también pueden ser usados para perfilación de glicanos (es decir, la distribución relativa de las estructuras de carbohidratos).

Además de la MS, debe usarse una multitud de otras técnicas analíticas para comparar la estructura tanto del biosimilar como del originador en niveles primarios y de mayor orden. Pueden usarse varios métodos cromatográficos, espectroscópicos y electroforéticos para examinar y comparar sobre la base del tamaño, la carga y la forma. Las modificaciones co- y post-traslacionales, la fragmentación, la agregación, la deamidación y la oxidación deben ser todas estudiadas y comparadas. Técnicas tales como el dicroísmo circular de UV cercano y lejano proporcionan información sobre el plegado y estructura secundaria y terciaria de la proteína y pueden usarse en un sentido comparativo. Dependiendo de la molécula, pueden también usarse técnicas no rutinarias tales como la resonancia magnética nuclear (RMN) de proteínas y la cristalografía con rayos X. De hecho, debe emplearse un panel completo de métodos, incluyendo técnicas ortogonales para analizar los atributos de calidad particulares. El concepto de ‘huellas dactilares’ de la molécula se ha generado en las guías de la FDA.

Es claro de las nuevas guías de la UE que la estructura primaria de la proteína (es decir, la secuencia de aminoácidos) debe ser la misma. Las guías, sin embargo, anticipan que pueden existir diferencias menores en las formas post-traslacionales o en las impurezas relacionadas con el producto y que estos productos deben ser investigados con respecto a su impacto potencial sobre la seguridad y eficacia de manera que sea el paquete total de datos el que se tome en cuenta sobre la base de caso por caso. La FDA ha adoptado un enfoque similar, en el que la caracterización analítica debe demostrar que es ‘altamente similar al producto de referencia a pesar de las diferencias menores en componentes clínicamente inactivos’.


















Rabia Hidi, PhD, directora de biomarcadores y análisis biofarmaceúticos, Laboratory Services, SGS.

Hidi (SGS): Un paso inicial del ejercicio de comparabilidad es el análisis de la estructura primaria de la molécula. El cambio en la estructura primaria de un compuesto bioterapéutico podría afectar la composición de mayor orden corriente abajo, lo que podría tener impacto sobre la actividad clínica. Esencialmente, las estructuras tridimensionales (terciarias o cuaternarias) son muy importantes ya que podrían impactar grandemente la función biológica. Finalmente, las modificaciones post-transcripcionales (p.ej., fosforilación, glicosilación, anexión de lípidos y/o modificaciones intencionales, tales como la PEGilación), deben ser exhaustivamente caracterizadas ya que éstas pueden afectar todas las formas de estructura de mayor orden y pueden impactar la eficacia así como la inmunogenicidad en la clínica.

Los ensayos funcionales para probar la actividad biológica pueden jugar un papel importante en el llenado de huecos en los datos de las calidades estructurales de mayor orden. Deben desarrollarse bioensayos para alta precisión y sensibilidad para detectar diferencias funcionales in vitro entre el biosimilar y el compuesto de referencia. Estos ensayos deben expresar la potencia relativa en la cual se determina la actividad del biosimilar mediante comparación con el compuesto de referencia de acuerdo a las recomendaciones de laFarmacopea Europea y de la Farmacopea de EEUU.

Idealmente, los bioensayos deben permitir una evaluación de todos los dominios funcionales de un candidato a biosimilar durante la comparación con el originador. Un ejemplo de multifuncionalidad son los anticuerpos monoclonales terapéuticos. Los ensayos convencionales para probar las funciones de los dominios Fab y Fc de los anticuerpos terapéuticos están ampliamente disponibles. Éstos incluyen unión al objetivo in vitro, (ya sea con células intactas o utilizando objetivos solubles), ADCC, CDC, muerte celular programada (PCD) y ensayos de unión al Fc receptor por resonancia del plasmón superficial (SPR).