Le terapie medicinali a base di peptidi stanno rapidamente rimodellando il panorama farmaceutico, offrendo un'eccezionale specificità del target, bassi profili di tossicità e la capacità di modulare complessi percorsi biologici. Dalle patologie metaboliche all'oncologia, peptidi quali insulina, agonisti del GLP-1, interferoni o terapie enzimatiche, stanno aprendo la via alla medicina di precisione per un ampio spettro di patologie e sfide a livello sanitario.
Sebbene il potenziale terapeutico dei peptidi sia ben consolidato, la loro produzione su scala commerciale comporta sfide significative in termini di processi e infrastrutture. La produzione di peptidi, sia essa tramite sintesi chimica o espressione biotecnologica, incontra varie difficoltà, tra cui procedimenti di sintesi complessi, a basso rendimento e multifase, incoerenze tra i lotti, problemi di scale-up dal laboratorio alla produzione GMP, ed è soggetta a rigorosi requisiti di controllo qualità, il tutto cercando di soddisfare standard normativi e di sostenibilità più severi. Questi vincoli possono ritardare la disponibilità dei prodotti, sovraccaricare le filiere e, in ultima analisi, influire sull'accesso dei pazienti a terapie salvavita.
Per supportare la crescente domanda di sintesi efficiente e scalabile per i peptidi, METTLER TOLEDO offre una suite completa di strumenti, sistemi e soluzioni software di precisione per garantire qualità e accuratezza in ogni fase del processo produttivo.
La "Guida sul controllo qualità nel laboratorio farmaceutico" illustra come garantire la qualità dei farmaci peptidici durante le fasi di sviluppo e produzione. Scaricatela ora per iniziare il vostro percorso verso il miglioramento della qualità e dell'efficienza.
Esplora risorse selezionate per promuovere lo sviluppo dei peptidi dalla ricerca e sviluppo alla scala e al controllo qualità. Costruisci processi robusti, scalabili, sostenibili e conformi con guide pratiche e strumenti.
La produzione di peptidi si basa su una sintesi biochimica avanzata utilizzando la sintesi peptidica in fase solida (SPPS) per peptidi brevi, mentre per molecole più grandi e complesse che richiedono modifiche post-traduzionali, i bioprocessi che utilizzano sistemi di espressione proteica ricombinanti, o una combinazione di bioprocessi e sintesi biochimica, sono il sistema preferito per garantire purezza, potenza e coerenza.
1. Un peptide viene costruito passo dopo passo aggiungendo amminoacidi su una resina solida in una sequenza precisa.
2. Dopo ogni aggiunta, le sostanze chimiche in eccesso vengono lavate via e i gruppi protettivi vengono rimossi per prepararsi alla fase successiva.
3. Il peptide finito viene separato mediante clivaggio dalla resina e purificato, in genere mediante HPLC.
4. Il peptide purificato viene trasformato in un prodotto solido o liquido. Vengono eseguiti lungo tutto il processo test di controllo qualità per garantire purezza, sicurezza ed efficacia.
1. Batteri o i lieviti produttori di peptidi vengono coltivati in un mezzo ricco di nutrienti ottimizzato per una resa elevata.
2. I peptidi vengono separati dalla coltura mediante centrifugazione e filtrazione. Se si trovano all'interno delle cellule, queste vengono aperte per prime.
3. I peptidi vengono purificati mediante tecniche quali cromatografia e filtrazione a flusso tangenziale, seguite da eventuale clivaggio o altre modifiche, se necessario.
4. Vengono aggiunti gli eccipienti e il prodotto viene compresso o inserito in fiale, in condizioni sterili. I test di controllo qualità garantiscono purezza, sicurezza e funzionalità.
La sintesi biochimica è un metodo ampiamente adottato per la produzione di peptidi, in particolare per la produzione di peptidi a catena corta, e offre vantaggi rispetto ai metodi biologici ricombinanti, in alcuni casi d'uso:
La produzione di peptidi, sia essa mediante sintesi biochimica o metodi biologici ricombinanti, rimane di per sé piuttosto costosa. Ogni approccio ha i suoi fattori di costo, dall'uso di reagenti e solventi nella sintesi chimica alle infrastrutture complesse e ai lunghi cicli di produzione nel caso dell'espressione biologica. Di conseguenza, in tutto il settore vi è una forte spinta a massimizzare l'efficienza dei processi, ridurre al minimo la variabilità e garantire una qualità uniforme dei prodotti su qualsiasi scala.
Flessibilità: consente di incorporare amminoacidi non codificanti e diverse varianti di scheletro per migliorare la stabilità.
Purezza: la sintesi chimica evita il rischio di contaminanti nelle cellule ospiti e consente un controllo accurato del prodotto. Tuttavia, i metodi ricombinanti permettono di ottenere anche un'elevata purezza con un'adeguata lavorazione a valle.
Gli approcci biologici ricombinanti sono comuni per le proteine più grandi, che richiedono complesse modifiche post-traduzionali, e sono vantaggiosi per la produzione di peptidi in circostanze quali:
Complessità: rispetto ai metodi chimici, i metodi biologici consentono il ripiegamento peptidico complesso oltre a specifiche modifiche post-traduzionali.
Sostenibilità: i metodi chimici utilizzano un eccesso di costosi reagenti e solventi ad alta purezza per garantire il completamento della reazione, con conseguente aumento dello spreco di sostanze chimiche, e possono influire sulle filiere globali di solventi di primaria importanza.
Lunghezza dei peptidi: i metodi biologici sono più adatti per la produzione di peptidi a catena più lunga (>50 aminoacidi).
Molti principi attivi a base di peptidi vengono sviluppati tramite sintesi peptidica in fase solida (SPPS), un processo graduale che consente un controllo accurato di sequenza e modifica. Altri, in particolare peptidi più complessi o a catena più lunga, sono espressi in sistemi biologici utilizzando cellule microbiche o di mammiferi.
Sebbene differiscano per tipologia di bilancia e piattaforma, questi metodi condividono la necessità di un controllo rigoroso dei processi e di una movimentazione accurata dei materiali in ogni fase.
Che si tratti di pesare amminoacidi, solventi o reagenti in laboratori di ricerca e sviluppo o di gestire lotti con pesi nell'ordine dei chilogrammi in fase di produzione, l'accuratezza è essenziale in ogni misura. Variazioni impercettibili possono influire su:
METTLER TOLEDO offre soluzioni di pesata affidabili per applicazioni di laboratorio e industriali. Dalle microbilance che supportano lo sviluppo delle formulazioni alle bilance da pavimento utilizzate nella produzione, i nostri strumenti offrono la ripetibilità e la conformità richieste dai produttori farmaceutici. L'integrazione con i sistemi software contribuisce inoltre a garantire la piena tracciabilità e a ridurre al minimo gli errori di documentazione manuale.
La sintesi peptidica in fase solida (SPPS) rimane il "gold standard" per la produzione di peptidi con catene medie e corte, compresi principi attivi per uso terapeutico quali analoghi del GLP-1 o calcitonina. Tuttavia, i workflow SPPS possono essere complessi e comportare:
È fondamentale monitorare lo stato di avanzamento delle reazioni di accoppiamento dei peptidi. Gli strumenti per spettroscopia FTIR e Raman in situ di METTLER TOLEDO forniscono informazioni in tempo reale su ogni fase della sintesi e permettono agli scienziati di monitorare le reazioni di deprotezione e di accoppiamento, identificare tempestivamente reazioni incomplete e ridurre l'uso eccessivo di reagenti costosi.
Il controllo accurato di temperatura, agitazione e aggiunta dei reagenti nelle diverse fasi di sintesi mediante reattori automatici quali EasyMax™ e OptiMax™ contribuisce a ottimizzare le condizioni di reazione e a sviluppare uno scale-up sicuro da milligrammi a chilogrammi, raggiungendo così un'elevata riproducibilità per il trasferimento tecnologico.
Il controllo del pH è essenziale per i processi di clivaggio e purificazione dei peptidi. METTLER TOLEDO offre i sensori della serie InPro, creati su misura per l'uso con solventi aggressivi, per garantire robustezza e conformità alle normative durante i processi di clivaggio con acidi o lavaggio con basi.
Molti peptidi, in particolare interferoni, enzimi o peptidi di fusione, vengono prodotti utilizzando tecnologie ricombinanti in sistemi microbici o di mammiferi. Questi processi richiedono un rigoroso controllo ambientale e un monitoraggio in tempo reale per mantenere la vitalità cellulare, l'espressione delle proteine e la qualità del prodotto.
Durante la fermentazione è necessario controllare in modo accurato pH, ossigeno disciolto (DO), CO₂ e conducibilità.I sensori ISM di METTLER TOLEDO garantiscono misure affidabili in tempo reale, diagnostica predittiva, gestione del ciclo di vita dei sensori e integrazione con le strategie PAT (Process Analytical Technology, tecnologia analitica di processo).
Una volta sintetizzati o espressi, i peptidi subiscono molteplici fasi di preparazione, purificazione e formulazione del tampone prima di raggiungere la loro forma definitiva di farmaco. HPLC a fase inversa, ultrafiltrazione e liofilizzazione sono tecniche comuni utilizzate per raggiungere la purezza e la stabilità richieste per l'uso terapeutico.
Una preparazione accurata di tamponi, solventi ed excipienti è fondamentale in questa fase. Concentrazioni incoerenti o deviazioni del pH possono ridurre il recupero o compromettere la stabilità del prodotto. Sia durante la preparazione dell'ultrafiltrazione, la miscelazione finale della formulazione o l'ottimizzazione per liofilizzazione, precisione e riproducibilità non sono negoziabili.
La filtrazione a flusso normale e la filtrazione a flusso tangenziale svolgono ruoli fondamentali nella bioprocessazione a valle, con la filtrazione a flusso normale utilizzata principalmente per la preparazione di grandi volumi di tampon, e la filtrazione a flusso tangenziale principalmente impiegata per le fasi di chiarificazione. Il monitoraggio in linea di pH, conducibilità, temperatura e assorbenza UV consente un controllo in tempo reale del bioprocesso, garantendo condizioni ottimali che mantengano la qualità e la coerenza del prodotto. Questa misurazione continua consente l'identificazione rapida di eventuali deviazioni, facilitando aggiustamenti tempestivi che migliorano l'efficienza del processo, aumentano la resa e mantengono la purezza del prodotto durante tutta la lavorazione a valle.
Apparecchiature di pesa, misuratori di pH e spettrofotometri UV/Vis integrati in ambienti di laboratorio o produzione consentono un'esecuzione affidabile a valle e un controllo qualità nella produzione di peptidi. È importante sottolineare che, quando i dati generati vengono raccolti e gestiti centralmente, rafforzano la tracciabilità e supportano la documentazione normativa.
Inoltre, l'analisi ad alta precisione dell'umidità e la determinazione del contenuto d'acqua tramite titolazione KF supportano la formulazione finale e i test di stabilità, fondamentali nei prodotti peptidici liofilizzati. Sia durante lo sviluppo che durante il controllo qualità commerciale, le soluzioni software di laboratorio garantiscono dati analitici coerenti per la conformità normativa richiesta e la qualità del prodotto.
Dalla pesata iniziale degli aminoacidi all'ispezione finale dei vial, ogni fase del processo di produzione dei peptidi richiede accuratezza. In prossimità del passaggio alla distribuzione, i sistemi automatici di ispezione rappresentano una misura di protezione fondamentale prima che i prodotti lascino lo stabilimento. Nel caso dei farmaci peptidici, parliamo di:
Rivelazione di contaminanti fisici: ispezione a raggi-X, rivelazione di metalli o entrambe per identificare e rimuovere prodotti fisicamente contaminati prima dell'immissione sul mercato.
Controllo del livello di riempimento: controllo peso, ispezione visiva e ispezione a raggi-X monitorano, misurano e regolano i livelli di riempimento per soddisfare le rigorose specifiche a livello di dosaggio e rispetto delle normative.
Controlli di qualità e integrità: controllo peso, ispezione visiva e ispezione a raggi-X eseguono controlli di integrità per garantire che le confezioni di farmaci siano conformi alle normative e contengano prodotti sicuri e completi per i consumatori.
Ispezione per controllo qualità delle etichette: ispezione visiva per il controllo qualità delle etichette, finalizzato a rilevare difetti correlati alle etichette e ridurre il rischio di richiami di prodotto.
Le soluzioni di ispezione prodotti di METTLER TOLEDO sono progettate per ambienti farmaceutici ad alta efficienza e offrono:
Sistemi conformi alle GMP, che si integrano facilmente nelle linee esistenti.
Verifica tracciabile delle prestazioni per preparazione agli audit.
Supporto durante il processo di Specification Qualification, dalla valutazione della corretta applicazione, alla scelta di strumenti idonei per la verifica dei prodotti e all'installazione professionale, fino a pacchetti dedicati per la validazione degli strumenti (EQpack) per processi di validazione efficienti.
Questi sistemi non solo proteggono la qualità dei prodotti, ma rafforzano anche l'integrità del marchio e supportano la conformità normativa con enti come FDA, EMA e autorità sanitarie globali.
METTLER TOLEDO offre una gamma di strumenti e software oltre a una rete di assistenza tecnica globale per contribuire ad affrontare le sfide chiave nella produzione di peptidi per uso terapeutico, sia per i processi biochimici che biologici, semplificare e ottimizzare workflow complessi, ridurre la variabilità e supportare processi decisionali basati sui dati in tutte le fasi di sviluppo e produzione. Ciò contribuisce a ottenere rese più elevate, riduzione degli sprechi, scale-up più rapido e conformità alle normative più affidabile, rendendo più sostenibile la produzione dei costosi farmaci peptidici e agevolando l'accesso a tali terapie per i pazienti.
| Applicazione o parametro | Cosa si deve misurare? | Perché viene misurato? | Soluzione METTLER TOLEDO | Modalità di misurazione | |
| Gestione dei liquidi | Volume del liquido trasferito | Garantire precisione e riproducibilità nella distribuzione dei reagenti e nel trasferimento dei campioni | Piottine a Spostamento Positivo Pos-D™ | Offline Atline | |
Concentrazione e purezza | Assorbanza o trasmittenza | Determinare la concentrazione e la purezza dei peptidi sia nella produzione chimica (monitoraggio della sintesi e purezza) sia nella produzione biologica (fase di purificazione) | Offline | ||
Inline | |||||
Conteggio cellulare, biomassa, morfologia e vitalità | Conteggio cellulare e vitalità | Rilevante nella produzione biologica per monitorare la salute e la biomassa delle colture microbiche, garantendo condizioni ottimali per l'espressione | Atline | ||
Biomassa e morfologia | Inline (SIP o CIP) | ||||
Caratterizzazione dei parametri cellulari e biochimici | Assorbanza o trasmittenza | Utilizzato principalmente nei sistemi biologici per valutare l'attività metabolica, l'espressione proteica e la tossicità | Offline | ||
Inline | |||||
pH | pH | Fondamentale per la crescita cellulare microbica e per la funzione ottimale degli enzimi durante la fermentazione nella produzione biologica. Il pH deve inoltre essere monitorato e ottimizzato attentamente per garantire reazioni di accoppiamento efficienti per la sintesi chimica | Misuratore di pH e | Atline Inline | |
Contenuto residuo di umidità | Determinazione del contenuto d'acqua | L'umidità residua deve essere strettamente controllata per garantire stabilità e durata di conservazione, specialmente dopo la liofilizzazione | Offline | ||
Ossigeno disciolto | Livello di ossigeno disciolto | Garantisce un sufficiente ossigeno per la respirazione microbica durante la fermentazione nella produzione biologica. Inoltre, aiuta a mitigare livelli pericolosi di ossigeno a contatto con le fasi di gas combustibili e solventi organici. Garantisce anche la mitigazione dell'ossigeno tramite un rivestimento azotato nel riempimento e nella finitura | Inline | ||
Conducibilità | Conducibilità | Aiuta a valutare la composizione del mezzo e la forza ionica insieme alla dissoluzione, rilevanti sia nei mezzi biologici che nei tamponi di sintesi chimica | Inline | ||
Accumulo diCO2 | Livello CO2 disciolto | Monitora l'accumulo diCO2 durante la fermentazione biologica, guidando le strategie di aerazione e alimentazione | Inline | ||
Torbidità | Turbidità (NTU) o turbidità basata sull'immagine | Fornisce informazioni sull'espansione delle colture microbiche e sulla potenziale contaminazione nei sistemi biologici | Sensore di torbidità EasyViewerTM | Inline | |
Densità ottica | OD 600 | Utilizzato nella produzione biologica per monitorare la fase di crescita e i livelli di espressione microbica. Fondamentale per determinare i tempi ottimali per l'induzione e la raccolta | Offline | ||
Glucosio | Determinazione enzimatica con UV/Vis | Monitora i livelli di nutrienti (ad esempio, glucosio) nella fermentazione biologica per ottimizzare la crescita cellulare e la resa peptidica | Offline | ||
Assorbanza o trasmittenza | Inline | ||||
Peso | Un sacco | Preparazione accurata e precisa del campione | Offline | ||
Peso | Un sacco | Controllo Statistico della Qualità (SQC) per garantire una precisa riempire, pesatura e conformità al processo | Offline | ||
Peso o volume | Un sacco | Garantisce un'aggiunta accurata di componenti sia durante la sintesi chimica (reagenti) sia durante la preparazione del mezzo biologico | Bilance industriali e soluzioni di pesatura ad alta precisione | Atline Inline | |
Peso o volume | Un sacco | Garantire un'aggiunta accurata di soluzione alcalina per il controllo del pH del bioprocesso Garantire una corretta aggiunta di mangimi in colture a loti e continue alimentate Monitoraggio accurato della rimozione dei supporti in coltura continua Monitoraggio accurato del volume del bioreattore per evitare il traboccamento Riempimento e finitura accurati | Controllori di pesatura e trasmettitori Scale da banco ad alta precisione Bilance igieniche a profilo ultra-basso | Inline | |
Temperatura | Temperatura | Mantiene temperature ottimali di reazione o fermentazione, critiche sia per la sintesi che per l'espressione microbica | Sensore di temperatura monouso-PendoTech | ||
Pressione | Pressione | Controlla il flusso del fluido e la pressione di reazione nei reattori utilizzati sia nella sintesi che nella bioprocessazione | Inline | ||
Ottimizzazione del processo e scalabilità | Biochimica | Reattore di sintesi | Per controllare e ottimizzare tutti i parametri critici del processo, ridurre la variabilità | ||
Modellazione dei processi | Modellare la cinetica delle reazioni, l'isolamento del prodotto e altro ancora, per consentire una scalabilità robusta | ||||
Ottimizzazione delle precipitazioni | Per valutare la dimensione delle particelle e controllare la temperatura | ||||
Campionamento a reazione | Valutare i progressi delle reazioni e abilitare ottimizzazioni | ||||
Monitoraggio del sistema | Monitoraggio del sistema | Monitoraggio del sistema | |||
Sviluppo del processo | Integrare lo spazio di progettazione e i parametri del reattore con le informazioni PAT per una progettazione scalabile del processo | ||||
Analisi della reazione | Valutare la dinamica delle reazioni in tempo reale per l'ottimizzazione dei processi | ||||
Biologico | Raccolta o dimensione delle particelle o precipitazioni | Valutare i progressi e il completamento delle reazioni | |||
Modellazione dei processi | Modellare la cinetica delle reazioni, l'isolamento del prodotto e altro ancora, per consentire una scalabilità robusta | ||||
Ispezione della qualità del prodotto | Rilevamento fisico della contaminazione, controllo del livello di riempimento e del peso, controllo dell'integrità e completezza del pacchetto, | Per supportare un prodotto sicuro e completo per il cliente finale, evitare richiami e contenziosi e ottenere la conformità vitale al packaging per i produttori | |||
