2015-11-04
Biologiska läkemedel
Ann Johnsson och Bengt Ljungberg
Vad räknas som biologiska läkemedel?
1
2015-11-04
Biologiska läkemedel
• Hormoner och enzymer
• Kolhydrater
• Blodprodukter
• Vacciner (konventionella) och allergener
• Antikroppar (polyklonala)
• Rekombinanta proteiner
• Cellterapi, genterapi och
vävnadstekniskaprodukter
Gemensamt för nästan alla biologiska
produkter på marknaden
• Aktiva/aktiverar extracellulärt
• Stora molekyler som kräver specifika receptorer för
upptag
2
2015-11-04
Vad har styrt utvecklingen?
3
2015-11-04
Begränsningar i utveckling
Brist på:
• Innovativa beredningsformer
• Alternativa administrationsvägar
Historik
4
2015-11-04
Historik
mitt 80-tal
Första rekombinanta proteinerna
(insulin, tillväxthormon)
mitt 90-tal
Muterade, snabbverkande insuliner
sent 90-tal
Rekombinanta antikroppar
”egendesignade” proteiner
2006
Lagstiftning biosimilarer (genombrott 2013)
2007
Lagstiftning advanced therapy
Kemiska vs. biologiska produkter
Biologiska/bioteknologiska substanser
• Betydligt större och mer komplexa molekyler
• Svårare att fullt karakterisera
• Större variabilitet i produktion
– produktion i biologiska system leder till
variabilitet hos aktiv substans
5
2015-11-04
IgG MW ~- 145 000 D
• Stor molekyl
• Komplicerad struktur
• Flera funktionella
regioner
6
2015-11-04
Regelverk för godkännande av läkemedel
• Kemisk substans: produkt godkänns
– Substans – väldefinierad, liten molekyl
– Välkarakteriserade kemikalier/reagens används I kontrollerade och
definierade kemiska reaktioner.
• Bioteknologisk substans: process godkänns
tillsammans med produkt
– Substans definieras av tillverkningsverkningsprocessen
– Utrustning, råmaterial, processparametrar and in-process kontroller
bidrar till produktens karakteristika
Två huvudsakliga former av regulatoriska
läkemedelsgodkännanden
• Centralt godkännande, innebär att läkemedlet är
godkänt i alla EU länder med samma indikationer
och samma SPC (som ligger till grund för FASStexten).
• Nationellt godkännande kan fås i ett eller flera EU
länder
Biologiska läkemedel godkänns i princip alltid
via den centrala vägen
7
2015-11-04
Ett centralt godkännande innebär
- att den övergripande vetenskapliga värderingen görs i
de europeiska läkemedelskommittéerna (CHMP och
PRAC) i samarbete med de nationella myndigheterna
Committee of Human Medicinal Products
CHMP
Chairman:
SE:
Tomas Salmonson
Monthly meetings
Kristina Dunder
Filip Josephsson
1 Member/Member State
1 Alternate/MS
1 Member fr Iceland, Norway
5 Coopted members, (included based
on “gap analysis”)
8
2015-11-04
Mål i produktion
• Aktiv substans, fri från föroreningar
• Hög affinitet
• Nativ strukturell konfiguration
• Fri från smitta
Design/val produktionsprocess
• Nativ proteinstruktur – komplexitet
– risk för modifieringar
• Påverkan effekt/säkerhet
• Immunogenitet
• Virusavskiljning/inaktivering
• Ekonomi
9
2015-11-04
Kvalitetskontroll
• Studier för att visa kontroll av produktkvalitet i
produktion.
– Verktyg
• Fysikalkemisk karakterisering
• Bindningsstudier
• Studier av biologiskaktivitet in vitro
T.ex. bestämma
• molekylvikt
• full aminosyresekvens
• modifierade aminosyror
• bundna kolhydrater och
var de sitter
• disulfidbryggor
• hur proteinet går sönder
• kartläggning av
funktionella regioner
10
2015-11-04
Size
Monomer
Aggregats
Fragments
> 98 %
<2%
<1%
Charge forms
Main peak
Acidic peaks
Basic peaks
> 80 %
< 15 %
<5%
Glycosylation
Structure 1 (G0F)
40 - 50 %
Structure 2 (G1F)
30 – 40 %
Structure 3 (G1F1NeuGc )
<5%
Structure 4 (Man5)
< 10 %
Structure 5
11
2015-11-04
DS – Host Derived Impurities
PTMs‐ Protein Backbone Modifications
PTMs – Glycosylation
N‐terminal variation
C‐terminal variation
Galactose‐α‐
1,3‐galactose
Specific
enzymes?
Deamidation
Oxidation
Sialylation
Solution properties
C‐terminal Amidation
N‐glycolylneuraminic
acid
Molecular weight
Formulation
components
Glycation
Core fucosylation
Amino acid sequence
High mannose structure
Charge profile distribution
DP Container Closure
DP Aggregates and Particulates
Disulfide
connectivity
Assay
Amino acid composition
Higher Order Structural
Properties
Protein folding
Host cell DNA
Galactosylation
Protein Backbone
Formulation
Host cell protein
Monomer
Free cysteine
Stability Profile
Aggregates
Thermodynamic
unfolding
Fragmentation
Modes of degradation
Hydrodynamic
radius
Tertiary structure
by NMR
DS and DP stability
Tertiary structure by fluorescence
Low abundance glycan species
Function
Components
Aglycosylation
Impurities
Leachables
Ligand binding
and specificity
Fc‐receptor
binding
Effector function and inhibition/activation of signal transduction
Fab‐mediated
Molecular Assays
Fc‐mediated
Molecular Assays
In vitro cellular
Assays
Karakterisering av biologisk aktivitet in vitro
(anti-TNFα antikroppar)
Bindningsstudier
Biologiskaktivititet
•
•
•
•
•
•
•
•
• Inhibition of TNFα
induced cytotoxicity
assay
• NFκB Reporter Gene
Assay
• ADCC
• CDC
TNFα binding
FcγRIa binding
FcγRIIa binding
FcγRIIb/c binding
Fcγ RIIIa binding
FcγRIIIb binding
FcRn
C1q receptor binding
12
2015-11-04
Antalet ansökningar för biologiska läkemedel ökar, de
utgör f.n. ca hälften av nyansökningarna på CHMPs
agenda.
De har generellt sett stor ekonomisk betydelse, stora
utvecklingskostnader
Utvecklas för folksjukdomar som diabetes,
reumatiska sjukdomar, inflammatoriska
tarmsjukdomar, astma och cancer.
Fortfarande få ansökningar för läkemedel som
används inom s.k. avancerade terapier: genterapi,
celler, vävnader
Kemiska substanser vs.
biotekprodukter
Anledningar för att avbryta utveckling/klinisk
prövning av produkt
•Kemiska substanser - toxikologiska problem
•Bioteksubstanser - sekundärfarmakologi
26
13
2015-11-04
Humira - RA, JIA, AS, PsA, Pso, Mb Crohn, UC
Enbrel - RA, JIA, PsA, AS, Pso
Remicade - RA, Mb Crohn, UC, AS, PsA, Pso
Cimzia - RA, AS, PsA
Simponi - RA, PsA, AS, UC
Orencia - RA, JIA
Roactemra - RA, JIA
Mabthera - RA, MPO, GPA, lymfom
Kineret - RA
Ilaris (anti-IL1 beta) - CAPS, giktartrit, systemisk JIA
Benlysta – SLE
Stelara, ustekinumab (human monoklonal antikropp mot Il-12
och IL-23) - Pso, PsA
Vissa läkemedel som har biologiskt ursprung klassa
ändå inte är biologiska läkemedel i regulatorisk mening;
Till exempel kan en del vitaminer, antibiotika och
polysackarider ha biologiskt ursprung, men de betraktas
som så enkla produkter att de inte räknas som
biologiska läkemedel,
Exempel på substanser som trots biologiskt ursprung
inte räknas som biologiska substanser då de är enkla att
karakterisera är:
•Gelatin
•Dextraner, stärkelse, enkla polysackarider
•Aminosyror, vitaminer, antibiotika
•
14
2015-11-04
Syntetiska peptider och syntetiska
oligonukleotider (RNA, DNA) såsom aptamerer
och antisense-molekyler räknas, även om de kan
vara komplexa och svårkarakteriserade, inte som
biologiska substanser, eftersom de inte är av
biologiskt ursprung.
Biologiska läkemedel och
• Immunogenicitet
• Biosimilarkoncepet
15
2015-11-04
Anti-Drug-Antibodies
ADAs
Neutraliserande antikroppar
Icke neutraliserande antikroppar
Antikroppar korsreaktiva med motsvarande
nativa protein
• akuta överkänslighetsreaktioner
• sena immunologiska reaktioner
• autoimmunicitet
16
2015-11-04
Test samples
Tier 1- Screening
Screening Assay
negative samples
discard
positive samples
Confirmatory Assay
negative samples
Tier 2- Confirmation
Confirmed positive samples
Tier 3- Characterisation
Neutralisation Assay
Characterisation
Correlation of produced antibodies
with clinical responses
Assays for clinical markers & assessment
Biosimilarer
För att biologiska läkemedel ska godkännas som
”biosimilara” fordras en omfattande karakterisering av
biofarmaceutisk och biologisk likhet med
referensprodukten. Om likhet i dessa avseenden
övertygande visats kan kunskapen om den kliniska
effekt- och säkerhetsprofilen för referensprodukten i stor
utstäckning extrapoleras till det nya läkemedlet, och
därmed minskar behovet av klinisk dokumentation för
ett regulatoriskt godkännande.
17
2015-11-04
De första biosimilarerna godkändes 2006, de först åren
kom biosimilarer för epoetin, filgrastim, tillväxthormon
Med början 2013 har monoklonala antikroppar, som till
sin struktur är mer komplexa, godkänts som
biosimilarer, och fler ansökningar för godkännande är
att vänta de närmaste åren
Biosimilarer godkända i EU
18
2015-11-04
Biosimilarer
Extrapolering av indikationer
Utbytbarhet
Biobetter
Godkända produkter, ”advanced therapy”
MACI
(Autologa kondrocyter) repair of symptomatic cartilage defects of the
knee
PROVENGE
(Autologous Peripheral Blood Mononuclear Cells Activated With Pap-GmCsf), (treatment of metastatic castrate resistant prostate cancer),
Glybera, genterapi
(treatment lipoprotein lipase deficiency),
Chondroselect, autologa broskceller
Holoclar, ögon stam celler
Atryn antitrombin från transgena getter
Rhucin transgena kaniner
19
