iuss 2008 - dr. a. orlandi1 lo sviluppo di un farmaco: dal laboratorio al mercato
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IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi 1
Lo sviluppo di un farmaco:dal laboratorio al mercato
IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi 2
Fasi dello sviluppo di un farmaco
Drug discovery
•Targets & receptors•Small molecules drugs
•Large molecules
Drug development
•Farmacodinamica•Farmacocinetica
•Tossicologia•Sviluppo chimico
•Sviluppo farmaceutico•Sviluppo analitico
cGLP compliance
Clinical TrialsStudi clinici
cGCP compliance
Produzione
cGMP compliance
Immissione incommercio
Requisiti regolatori
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Discovery di grandi molecole
(biopharmaceuticals) Settore in grande crescita, farmaci più potenti e
specifici Applicazioni: - Profilassi (vaccini)
- Terapeutica (anticorpi)
- Terapia sostitutiva (ormoni, fattori di crescita)
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali
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Vaccini
Vaccini attenuati
Il patogeno è trattato chimicamente (temperatura) o cresciuto in specie diverse da quelle naturali (‘passaging’)
Vantaggi: Bassi costi produzioneConferiscono immunitàNormalmente una singola dose è sufficiente
Svantaggi:Possibilità di ritornare a stato virulentoLimitata shelf life
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Vaccini
Vaccini disattivati (colera, Epatite A, pertosse, tifo) Il patogeno è trattato chimicamente (fenoli, formaldeide, acetone) o
irradiato e diventa inattivo
Vantaggi: Non ritorna allo stato virulento Shelf life stabile
Svantaggi: Costi di produzione più alti Maggiori controlli per assicurare la completa in attivazione Possibilità di risposta immunologica attenuata; più
somministrazioni Toxoidi (difterite, tetano)
Derivato dalle tossine secrete dal patogeno
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Vaccini - Nuovi approcci
Disaccoppiare la funzione immunologica da quella virulenta Sub-unità (si utilizza solo una parte del patogeno)
Dalla conoscenza degli ORFs (Open Reading Frames) del genoma del patogeno si individuano le sequenze che codificano gli epitopi (gruppi chimici che sono antigeni), responsabili della risposta immunitaria
ORFs sono clonati per esprimere gli epitopi, dopo tests di laboratorio i candidati sono iniettati negli animali per verificare la risposta immunitaria
I migliori sono ottimizzati e sottoposti a tests clinico
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Vaccini - Nuovi approcci
Vector based: batteri e virus sono privati di tossicità ed utilizzati per trasportare sub-unità
Canarypox (virus aviario) per trasportare gli epitopi per il trattamento HIV
Vaccini nucleici Si iniettano geni del virus con sequenze che codificano gli antigeni.
La cellula ospite codifica gli antigeni che attivano la risposta immunitaria
Vaccini peptidici (peptido-mimetici, mimano gli epitopi) 8-24 aminoacidi che mimano la conformazione dell’ epitopo e sono
riconosciuti dal sistema immunitario
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali
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Anticorpi
Struttura
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Anticorpi
Possibili frammenti Variable fragment (Fv):
corrisponde all’ apice della Y; parte variabile a seconda della classe degli anticorpi
Antigen-binding fragment (Fab): varie parti contenenti il segmento variabile
Constant fragment (Fc): corrisponde al gambo della Y; parte costante per tutti gli anticorpi della stessa classe, lega l’ anticorpo ad altri recettori ed attiva la risposta immunitaria
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Anticorpi
Possibili frammenti Variable fragment (Fv):
corrisponde all’ apice della Y; parte variabile a seconda della classe degli anticorpi
Antigen-binding fragment (Fab): varie parti contenenti il segmento variabile
Constant fragment (Fc): corrisponde al gambo della Y; parte costante per tutti gli anticorpi della stessa classe, lega l’ anticorpo ad altri recettori ed attiva la risposta immunitaria
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Anticorpi policlonali
Utilizzati nell’ immunizzazione passiva Rischio di sensibilizzazione: contengono non
solo l’ anticorpo desiderato ma anche alri anticorpi
Animale immunizzato(cavallo)
Raccolta siero/plasmacon anticorpi
Purificazione anticorpi Formulazione finale
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Anticorpi monoclonali (MAs)
Tipo unico di anticorpo diretto contro un epitopo specifico (determinante antigenico) e prodotto da una linea cellulare di ibridomi, formati per fusione di un linfocita con una cellula tumorale.
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Anticorpi monoclonali
Topo inoculato con antigeneProduce anticorpi
Fusione dei due tipi di cellulee incubazione per dare
IBRIDOMA
Ibridomi sono coltivati in unmezzo specifico
Selezione degli ibridomi che produconogli anticorpi specifici dell’ antigene di partenza
Coltura in reattori su larga scala
Dalla milza del topo si isolano le cellule B
che producono anticorpi
Raccolta cellule di mieloma dalmidollo osseo umano
Purificazione e formulazione
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Anticorpi monoclonali
Umanizzazione degli MAs per limitare gli effetti avversi con tecniche di ingegneria genetica
o Anticorpi chimerici (RePro 4 blood clogs)
Fvtopo legato a FC
IgG umano
o Anticorpi umanizzati (Herceptin tumore seno)
Fvtopo, specifico antigene legato a F IgG umano
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Anticorpi monoclonali
o Anticorpi totalmente umanizzati1. Ibridoma umano (cellule B+ mieloma)
2. Alterazione genetica sul topo per produzione anticorpi equivalenti ad umani
3. ‘Phage display’: Virus batteriofago in cui sono inseriti i geni umani che codificano
gli anticorpi
E. Coli infettata con virus
Virus si riproduce nel batterio e genera anticorpi equivalenti a quelli umani
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Anticorpi coniugati
Immunotossine: tossine coniugate ad anticorpi Immuno citochine: rDNA che codifica la catena
lunga di MA con DNA che codifica la citochina per ottenere alta concentrazione locale di citochine per la risposta contro il cancro (Zevalin e Bexxar portano 90Y per non Hodkin’s linfoma)
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)
Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali
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Citochine
Principali linfochine: interferone (IFN): tipo I (tipo
applicazioni mediche: antivirale, anticancro
interleuchine (IL): IL2 molto studiata (133 a.a.; 15kDa)
applicazioni mediche: melanoma metastatico, carcinoma renale
Principali monochine: Altre interleuchine (IL) tumor necrosis factor (TNF): tipo e molto studiato
(157 aa) proprietà: mediatore del sistema immunitario, stimolatore processi
infiammatori (artrite reumatoide), citotossico
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Fattori di crescita
Eritropoietina: glicoproteina prodotta nei reni (166 aa; 36KDa) stimola le cellule staminali del midollo a produrre globuli rossi Prodotta con cellule ricombinanti, somministrata per via
subcutanea
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali
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Ormoni - Insulina
Ormone polipeptidico: 2 catene (A, 21 aa; B 30 aa; totale 6,8 KDa) unite da
legami sulfidici Primi metodi produzione: estratti bovini e porcini resi
equivalenti ad insulina umana da processi enzimatici Metodo attuale (dal ’80): DNA ricombinante per fornire
materiale di qualità riproducibile, controllata ed identico a quello umano
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali
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Terapia genicaTrasferimento di geni funzionanti
per rimpiazzare geni non performanti e ripristinare il
controllo della sintesi proteica.Vettori: retrovirus disattivati
Tecniche: in vitro, in vivo
Problematiche: tossicità risposte
immunitarie/infiammatorie identificazione del gene considerazioni etiche
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genica Cellule staminali
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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)
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Fasi dello sviluppo di un farmaco
Drug discovery
•Targets & receptors•Small molecules drugs
•Large molecules
Drug development
•Farmacodinamica•Farmacocinetica
•Tossicologia•Sviluppo chimico
•Sviluppo farmaceutico•Sviluppo analitico
cGLP compliance
Clinical TrialsStudi clinici
cGCP compliance
Produzione
cGMP compliance
Immissione incommercio
Requisiti regolatori
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Development process map
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Farmacodinamica
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Farmacodinamica
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Farmacodinamica
IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi 33
Farmacodinamica
Si occupa dello studio degli effetti dose-risposta
D+R D*R risposta
K1[D][R]=K-1[D*R]
[D][R]/[D*R]= K-1/ K1= KD
quando [R]=[D*R] [D]= KD
ma [R]=(100-[D*R]) quindi [D]= KD[D*R]/100-[D*R]
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Farmacodinamica
IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi 35
Farmacodinamica
Potenza di un farmacoDose richiesta per generare un effetto Un farmaco potente genera un effetto
a basse dosi
EfficaciaE’ una misura dell’ affinità del
farmaco al recettore
Indice terapeuticoLD50/ED50
Standard safety MarginSSM=(LD1-ED99)/ED99*100