Высокие затраты на производство препаратов для генной терапии
Генная терапия — один из наиболее дорогостоящих методов лечения, и высокая стоимость ограничивает доступ к нему для нуждающихся пациентов. Одна из причин высоких затрат заключается в том, что производственный процесс даёт до 90% неактивного материала. Отделение этих бесполезных компонентов происходит медленно, приводит к значительным потерям и плохо адаптировано для крупномасштабного производства.
Новое решение от MIT
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) нашли способ значительно улучшить процесс разделения. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano в статье учёного-исследователя MIT Вивекананды Бала, профессора Эдварда Р. Гиллиланда Ричарда Браатца и пяти коллег.
С 2017 года проведено около 10 000 клинических испытаний препаратов для генной терапии. Около 60% из них основаны на аденоассоциированном вирусе, который используется в качестве носителя модифицированного гена или генов. Эти вирусы состоят из оболочки, известной как капсиды, которая защищает генетический материал внутри. Однако производственные системы, используемые для изготовления этих препаратов, склонны производить большое количество пустых капсидов без генетического материала внутри.
Проблема пустых капсидов
Эти пустые капсиды, которые могут составлять от половины до 90% выхода, бесполезны с терапевтической точки зрения и могут даже ухудшить ситуацию, поскольку могут усилить иммунную реакцию пациента, не принося никакой пользы. Их необходимо удалить в процессе производства. Существующие процессы очистки не масштабируемы, включают несколько этапов, требуют много времени и приводят к высоким потерям продукта и высокой стоимости.
Метод селективной кристаллизации
Большинство систем в настоящее время используют метод, основанный на хроматографии, при котором смесь проходит через колонку с абсорбирующим материалом, и небольшие различия в свойствах заставляют их проходить с разной скоростью, чтобы их можно было разделить. Поскольку различия настолько незначительны, процесс требует многократных циклов обработки, а также этапов фильтрации, что увеличивает время и стоимость. Метод также неэффективен, приводя к потере до 30–40% продукта.
Существует другой метод очистки, который широко используется в фармацевтической промышленности для малых молекул, — процесс предпочтительной кристаллизации вместо хроматографии. Однако этот метод ранее не применялся для очистки белков, особенно препаратов на основе капсидов.
Преимущества метода
Метод селективной кристаллизации позволяет отделить пустые капсиды от полных в растворе, а также отделить клеточный мусор и другие бесполезные материалы за один шаг, не требуя значительных этапов предварительной и последующей обработки, необходимых для других методов.
Время, необходимое для очистки методом кристаллизации, составляет около четырёх часов, по сравнению с методом хроматографии, который занимает около 37–40 часов. Таким образом, метод примерно в 10 раз эффективнее с точки зрения рабочего времени.
Метод основан на очень незначительном различии в электрическом потенциале полных и пустых капсидов. Молекулы ДНК имеют небольшой отрицательный заряд, тогда как поверхность капсидов имеет положительный заряд. Это приводит к различию в скорости кристаллизации, что можно использовать для создания условий, благоприятствующих кристаллизации полных капсидов, оставляя пустые позади.
Испытания доказали эффективность метода, который может быть легко адаптирован для крупномасштабных фармацевтических производственных процессов. Команда подала заявку на патент через Управление по лицензированию технологий MIT и уже ведёт переговоры с рядом фармацевтических компаний о начале испытаний системы.