Los productos biofarmacéuticos, o medicamentos que se basan en proteínas enteras, son caros de fabricar y requieren refrigeración para almacenarse. La insulina, por ejemplo, es inaccesible e inaccesible para la mayoría de la población mundial.
En la Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania, Henry Daniell y sus colegas han estado trabajando para superar estos obstáculos mediante el uso de un sistema basado en plantas para fabricar medicamentos estables. En un estudio publicado en la revista Biomateriales , los investigadores confirmaron la viabilidad de su método para la aprobación de la FDA y el uso humano, produciendo un medicamento efectivo que promueve la tolerancia a los factores de coagulación, que podrían tomar los pacientes con hemofilia, usando hojas de lechuga liofilizadas.
Esta es la primera vez que un grupo ha demostrado la viabilidad comercial de producir un medicamento de bajo costo hecho de plantas enteras.
"Este es un hito en nuestro campo, hacer un medicamento completamente funcional en plantas, producirlo a gran escala y en cantidades suficientes para ensayos clínicos en humanos", dijo Daniell.
Daniell, profesor y presidente interino del Departamento de Bioquímica de Penn Dental Medicine, es el autor principal del estudio. Colaboradores de la Universidad de Florida dirigidos por Roland Herzog realizaron estudios en animales y Steve Streatfield de Fraunhofer USA facilitó la producción a gran escala de lechuga en elinstalación de la empresa que cumple con la FDA.
El estudio se basa en el trabajo previo del grupo de Daniell que demuestra la capacidad de usar plantas genéticamente modificadas para introducir una proteína en el cuerpo que enseñaría al sistema inmunitario a tolerar los factores de coagulación que se administran como tratamiento para la hemofilia.
Normalmente, del 20 al 30 por ciento de las personas que reciben infusiones de factor de coagulación desarrollan anticuerpos contra ellos que interfieren con el tratamiento. El estudio anterior, publicado en la revista Blood, detuvo con éxito e incluso revirtió la producción de estos inhibidores del factor de coagulación al alimentar almedicamento a base de plantas para ratones con hemofilia A.
Ese estudio usó una plataforma de planta de tabaco para "cultivar" la droga. Sin embargo, para llevar este enfoque a los humanos, el equipo de Daniell sabía que necesitaban usar una especie de planta diferente.
Lanzaron un trabajo con lechuga, que requería el uso de un vector genético completamente diferente para introducir el gen terapéutico en el ADN de la célula vegetal, ya que la construcción del tabaco no funcionaría en una especie diferente. Después de identificar un vector compatible, utilizaron un protocolo similarEn su trabajo anterior, bombardeando las hojas de lechuga con una fusión de la proteína terapéutica, factor de coagulación IX o FIX, con la subunidad de la toxina del cólera B, que permite que la proteína llegue al sistema inmune. Luego evaluaron las plantas resultantes para aquellos que la tomaron.y luego crecieron esas plantas hasta la madurez.
El siguiente paso fue asegurar que el medicamento fuera estable en almacenamiento. Para hacer eso, liofilizaron el material vegetal, lo molieron y analizaron el polvo fino resultante para determinar los niveles de expresión de la proteína de fusión para determinar la dosis apropiada y evaluarsu eficacia
Similar a sus experimentos anteriores, el laboratorio de Herzog alimentó a ratones con hemofilia B con una suspensión de células vegetales que contenían factor de coagulación IX dos veces por semana durante ocho semanas y luego les dio el mismo factor de coagulación que los pacientes con hemofilia humana toman para alentar la coagulación sanguínea., su producto fue un éxito: los ratones que recibieron el medicamento habían suprimido en gran medida la formación de inhibidores en comparación con los animales no tratados, incluso cuando se probaron varias dosis del medicamento.
"Uno de los hallazgos clave de nuestro estudio fue que encontramos que nuestro medicamento era eficaz en un rango de dosis de al menos 10 veces", dijo Daniell.
Tal flexibilidad es importante para la traducción del fármaco a los humanos, ya que puede haber variaciones individuales en la forma en que un fármaco se metaboliza en el intestino a medida que las células vegetales se descomponen por bacterias comensales.
En el trabajo, los investigadores utilizaron dos sistemas de cultivo diferentes. Uno estaba en el invernadero del campus Penn's Pennovation Works, una instalación de alta tecnología que cultiva la planta en el suelo y usa luz natural. El segundo fue la instalación Fraunhofer USA, quereplica más de cerca cómo funcionaría una instalación de producción farmacéutica comercial, utilizando un sistema hidropónico y una iluminación artificial.
"A pesar de que las plantas en el invernadero recibían 50 veces más luz, el rendimiento de Fraunhofer era bastante cercano al nuestro y bastante bueno", dijo Daniell. "En 1,000 pies cuadrados, podrían producir 36,000 dosis".
Un sistema hidropónico también podría ampliarse fácilmente agregando bastidores y, por lo tanto, utilizando un espacio vertical, lo que un invernadero tradicional no podría hacer. Los investigadores pudieron cosechar un nuevo lote de lechuga que contiene productos farmacéuticos cada cuatro a seis semanas.
Con este estudio, que confirma la viabilidad de una producción biofarmacéutica basada en plantas a escala comercial, los investigadores han eliminado varios obstáculos costosos que obstaculizan el desarrollo de medicamentos proteicos tradicionales asequibles. El método no requiere fermentador ni purificación para garantizar la esterilidady sin cadena de frío para mantener el medicamento refrigerado. Además, los investigadores descubrieron que sus cápsulas se mantuvieron potentes y efectivas durante dos años, asegurando que el producto sea estable y que los pacientes pudieran tomar el medicamento en casa.
"No solo mostramos un resultado verdaderamente traslacional para ayudar a los pacientes con hemofilia", dijo Daniell, "sino que esto también cambia la forma en que pensamos sobre la entrega de medicamentos basados en proteínas a pacientes humanos".
"Los tratamientos actuales para la formación de inhibidores en los hemofílicos cuestan casi un millón de dólares y no son asequibles para un segmento significativo de la población de pacientes", dijo, "pero el nuevo medicamento es dramáticamente más barato y puede ofrecer incluso una mejor solución para tratar la hemofilia".pacientes. Lo más importante es que desarrollar una plataforma de bajo costo para la administración de medicamentos con proteínas hará que estos medicamentos sean asequibles para una gran mayoría de la población mundial ".
Los autores adicionales en el estudio incluyeron a Aditya Kamesh de Penn Dental Medicine; el coautor principal Liqing Zhu, Alexandra Sherman, Xiaomei Wang y Roland W. Herzog de UF; y Joey H. Norikane y Stephen J. Streatfield de Fraunhofer USA.
La producción a gran escala fue apoyada por Novo Nordisk, y la ciencia básica fue apoyada por dos subvenciones del Instituto Nacional de Salud. La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China proporcionó una beca de intercambio a corto plazo para estudiantes con Liqing Zhu.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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