Лекарство или что такое биологический препарат?

Лекарство — это вещество или группа веществ, используемых для лечения или профилактики заболеваний. Каждый препарат состоит из активного ингредиента, от которого зависит терапевтический эффект, и одного или нескольких дополнительных веществ, лишенных терапевтического эффекта и называемых эксципиентами.

Они могут играть защитную роль для активного ингредиента от других химических веществ, облегчать его усвоение организмом или маскировать любые неприятные эффекты самого лекарства.

Лекарство или что такое биологический препарат?

Биотехнологические компании являются основными создателями инновационных лекарств. Биофармацевтические препараты - это «препараты, которые имеют биологическую природу и производятся с использованием биотехнологий».

Это определение отличает биотехнологические препараты от так называемых «низкомолекулярных препаратов», которые синтезируются химически, и исключает продукты, произведенные без использования технологических методов.

По сравнению с химическими продуктами рекомбинантные белки (биотехнологические препараты) имеют более сложную молекулярную структуру.

2 вида биологических препаратов

Исходя из всего вышесказанного, биологические препараты делятся на две широкие категории:

• природные белки, полученные из тканей или крови (человека или животных);
• биотехнологические продукты, производимые живыми организмами, которые играют роль биологических "фабрик".

Производство первых происходит без использования биотехнологических методов (факторы крови, полученные от доноров крови или инсулина животного происхождения).

Для производства вторых применяется биотехнология, которая включает в себя все, что связано с использованием живых систем или молекулярной биологической инженерии - создание и производство биологических продуктов для терапевтических или диагностических целей.

Наиболее современными биотехнологическими препаратами являются те, чей активный ингредиент вырабатывается живыми организмами или получается из живых организмов рекомбинантной ДНК и / или методами контролируемой экспрессии генов. Эти продукты представляют собой полипептиды, (глико) белки или нуклеиновые кислоты и имеют гораздо более сложные молекулярные характеристики, чем традиционные химические препараты.

Виды биологических препаратов

Биологические препараты включают следующие виды:

• рекомбинантные белки (гормоны, интерфероны, интерлейкины, факторы роста, ферменты и факторы крови);
• моноклональные антитела (mAb);
• пептиды (рекомбинантные или синтетически синтезированные);
• сконструированные молекулы (слитые белки, фрагменты и производные mAb, липосомы и полимеры);
• клеточная и тканевая терапия, генная терапия (генные фрагменты и РНК-ингибиторы);
• вакцины (рекомбинантные и молекулярно сконструированные).

Биотехнологические лекарства имеют разную степень сложности.

Что такое степень сложности биологического препарата

Биотехнологические препараты бывают разные, главным образом с точки зрения степени сложности молекулы, механизма действия, результативности и, конечно, производства. Следовательно, даже в рамках биофармацевтических препаратов можно различать препараты «первого поколения», такие как эритропоэтины, и «второго поколения», такие как моноклональные антитела.

Другими факторами, влияющими на сложность биотехнологического препарата, являются:

• область применения препарата;
• способность оценивать клиническую эффективность и безопасность отдельного пациента;
• количество показаний и разница между ними;
• знание механизма действия;
• иммуногенность.

Немного из истории появления биологических препаратов

Экстракция белка в терапевтических целях началась примерно в 1920 году с производства инсулина из поджелудочной железы свиньи и быка, используемого для лечения диабета.

Впоследствии факторы свертывания крови VIII и IX извлекаются из крови человека для лечения гемофилии, а гормон роста - у умерших людей для лечения нанизма.

Использование этих природных белков, хотя и является важным шагом вперед в лечении отдельных заболеваний, имеет две основные проблемы:

• недостаточно источников, поэтому лекарства очень дороги и доступны в ограниченных количествах;
• возможные риски для здоровья, так как многие пациенты с гемофилией заражаются во время лечения вирусами гепатита В и С, а также до того, как у них диагностируют вирус ВИЧ, вызывающий СПИД.

Обе проблемы преодолены с развитием биотехнологии. К концу 1970-х годов разработки в области рекомбинантной ДНК и генной инженерии заложили основы биотехнологической промышленности. Она способна производить широкий спектр терапевтических белков, соответствующих человеческому, но вырабатываемых в клетках нечеловеческого происхождения в строго контролируемых условиях.

В частности, существует способ получения человеческого инсулина, кодирующего синтез инсулина, вставленного в бактериальную плазмиду, которая, в свою очередь, переносит ген в бактериальную клетку, которая начинает продуцировать человеческий инсулин.

В конце 1970-х годов ученые обнаружили другую стратегию использования клеток животных для получения неограниченного количества специфических белков.

Новый метод использует гибридомы для синтеза моноклональных антител.

Гибридомы представляют собой клоны клеточных линий, полученные путем слияния клеток селезенки, способных продуцировать антитела с "бессмертными" клетками лимфомы.

Антитела представляют собой гликопротеины, секретируемые специализированными В-лимфоцитами, называемыми клетками плазмы.

Моноклональные антитела представляют собой антитела, продуцируемые одноклеточным клоном.

Последовательность для получения моноклонального антитела из линии гибридомы:

Мышь иммунизируют инъекцией антигена X, чтобы стимулировать выработку антител, направленных против этого антигена.

Антителопродуцирующие клетки выделяют из селезенки мыши.

Моноклональные антитела получают путем слияния антителопродуцирующей клетки с раковыми клетками, выращенными в клеточной культуре.

Получившаяся клетка называется гибридомой. Каждая гибридома производит относительно большие количества одной и той же молекулы антитела.

Умножая гибридомы на клеточную культуру, можно получить популяцию клеток, которые продуцируют одно и то же антитело.

Антитела называются моноклональными, потому что они вырабатываются поколениями одной клонированной клетки, которая продуцирует антитела.

Открытие технологии гибридомы для получения моноклональных антител было сделано Георгом Келером и Сезаром Мильштейном в 1975 году, за что они и получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1984 году. В 1986 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобряют первое моноклональное антитело, используемое для предотвращения отторжения трансплантата.

Однако антитела, полученные из мышиных гибридом, поскольку они состоят из 100% последовательностей мышиного белка, обычно распознаются иммунной системой человека как чужеродные, и запускается образование человеческих антител против мыши.

Взаимодействуя с мышиными моноклональными антителами, они приводят к короткому пребыванию в кровотоке, снижению эффективности и, в некоторых случаях, даже повышенной токсичности для пациента.

Чтобы преодолеть эти проблемы, была разработана технология рекомбинантных ДНК для создания более гуманизированных и менее иммуногенных моноклональных антител.

Создание химерных антител, в которых вариабельная область представляет собой мышь, а остальная часть антитела представляет собой человека. Они снижают, но не полностью устраняют риск иммунного ответа на моноклональное антитело.

Следующим шагом является создание так называемого «гуманизированного» антитела, в котором мышиные последовательности заменены человеческими, за исключением тех, которые расположены в определяющих комплементарность областях связывания с соответствующим антигеном.

Создание полностью человеческих моноклональных антител стало возможным благодаря разработке методов с использованием фагов и, в последнее время, трансгенных мышей.

Особенности биотехнологий при создании лекарственных препаратов

В эмбриональных стволовых клетках мыши инактивируются гены, ответственные за синтез тяжелых и легких цепей мышиных антител.

Эти клетки создают гомозиготных мышей, которые утратили способность продуцировать мышиные антитела.

В других эмбриональных стволовых клетках мыши вводятся гены для синтеза антител человека.

Эти клетки создают трансгенных мышей, способных продуцировать антитела человека и мыши.

Мышей, утративших способность продуцировать мышиные антитела, скрещивают с трансгенными мышами (которые продуцируют антитела как мыши, так и человека).

Это скрещивание производит поколение мышей, способных продуцировать только человеческие, но не мышиные антитела.

Мышей иммунизируют, и В-клетки, продуцирующие антитела, выделяют из их селезенки.

В-клетки сливаются с «бессмертными» клеточными линиями, образуя гибридомы.

Технология гибридом, наконец, используется для производства полностью человеческих моноклональных антител.

Эта технология особенно выгодна с точки зрения производства, поскольку каждая линия гибридом может продуцировать большие количества полностью идентичных человеческих антител, и может быть выращена на неопределенный срок и выбрана для идентификации антител с желаемой специфичностью, аффинностью и активностью.

Молекулярная структура моноклонального антитела

Каждое моноклональное тело характеризуется уникальным профилем с точки зрения:

• антигенсвязывающей зоны;
• цитотоксической эффекторной функции фрагмента Fc;
• связывания с Fc-рецепторами.

 На это всё, надеямся мы хоть немного приподняли полог тайны и увеличили ваше понимание о современных лекарственных средствах. Добра Вам, крепкого здоровья, сильного иммунитета и хорошего настроения!