Sistemas de expressão microbiana são amplamente utilizados na fabricação de proteínas diagnósticas e terapêuticas, sendo a insulina o exemplo mais conhecido. No entanto, a taxa de sucesso comercial para novos desenvolvimentos de medicamentos é inferior a 3%, devido em parte aos custos elevados de desenvolvimento e fabricação, longos prazos de entrega e perfis de segurança desafiadores dos produtos.
Organizações de desenvolvimento e fabricação sob contrato (CDMOs) vêm trabalhando em atualizações desses sistemas para preparar novas aplicações futuras, incluindo fragmentos de anticorpos e peptídeos terapêuticos. Embora os sistemas de produção de proteínas microbianas ofereçam alternativas econômicas em comparação a células de insetos ou de mamíferos, as cepas de E. coli, comumente utilizadas, frequentemente geram rendimentos modestos, acompanhados de altos níveis de substâncias potencialmente imunogênicas e contaminações de processo.
O tempo necessário para identificar condições robustas de alta produção e purificação que atendam aos requisitos de segurança do paciente é valioso. Esses desafios aumentam o risco de desenvolvimento de medicamentos e limitam o escopo atual das proteínas terapêuticas produzidas em sistemas microbianos. Agora, as CDMOs estão desempenhando um papel fundamental na atualização desses sistemas de expressão microbiana, abordando limitações nas aplicações existentes e se preparando para a fabricação de terapias de última geração.
KBI Biopharma, uma CDMO globalmente operante, se propôs a projetar a fábrica ideal de produção microbiana. Aproveitando sua expertise em otimização genética, os cientistas combinaram mais de 1.000 edições genéticas para criar o PUREcoli™, uma verdadeira atualização do sistema de expressão microbiana. Para cada projeto, a equipe pode escolher a partir de um conjunto de substratos proprietários PUREcoli, PUREplasmids™ e PUREmedia™ para desenvolver um fluxo de trabalho de produção microbiana otimizado, desde a triagem de micro fermentação até escalonamentos em biorreatores de dezenas ou centenas de litros.
Recentemente, um estudo de caso abrangente foi realizado para coletar dados que comprovassem o aumento da produtividade, a redução de custos, o tempo de desenvolvimento mais rápido e a maior segurança para os pacientes. A produtividade, ou rendimento por célula, mostrou que as cepas de PUREcoli expressam três vezes mais proteína por célula do que as cepas tradicionais de E. coli, com um aumento de até 40 vezes na produção de uma proteína expressa em corpos de inclusão.
Em termos de tempo de desenvolvimento mais rápido, a matéria-prima derivada do PUREcoli permitiu economizar quatro etapas, incluindo etapas de cromatografia, encurtando significativamente o tempo de processo. No caso de proteínas terapêuticas, utilizando o espaço periplásmico, a PUREcoli promove a secreção de proteínas-alvo. Esse compartimento contém poucas impurezas potenciais e catalisa a formação correta de ligações de dissulfeto, essencial para fragmentos de anticorpos e proteínas menores, como peptídeos.
Além das otimizações genéticas, a PUREcoli elimina a necessidade de PEGylação, um processo complexo utilizado para aumentar a meia-vida plasmática das proteínas terapêuticas. Em vez disso, a tecnologia de PASylation adiciona repetições dos aminoácidos prolina (P), alanina (A) e serina (S) às proteínas, prolongando sua meia-vida plasmática sem os passos adicionais necessários na PEGylação.
Os resultados demonstraram um aumento na produtividade de até oito vezes utilizando sequências PAS, simplificando o processo de bioprodução. Além disso, as modificações genéticas rigorosas, que incluem a eliminação de genes relacionados à virulência ou imunogenicidade, melhoraram a segurança ao reduzir os níveis de DNA de células hospedeiras, endotoxinas e outras contaminações por um fator de dois a três, diminuindo os riscos em ensaios clínicos.
Embora moléculas terapêuticas complexas, como anticorpos bispecíficos, continuem a ser fabricadas em linhas de células de mamíferos, as características do PUREcoli, incluindo secreção e formação de ligações de dissulfeto, abrem caminho para a expansão do portfólio de proteínas produzidas em sistemas microbianos para terapêuticas avançadas, como fragmentos de anticorpos e peptídeos.
Fonte: https://www.labiotech.eu/partner/microbial-expression-system-updates/