Proteínas de la célula huésped

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Las proteínas de la célula huésped (HCPs) son impurezas proteicas relacionadas con el proceso que son producidas por el organismo huésped durante la fabricación y producción bioterapéutica. Durante el proceso de purificación, la mayoría de las HCP producidas se eliminan del producto final (>99% de las impurezas eliminadas). Sin embargo, aún quedan HCP residuales en el fármaco final distribuido. Entre los ejemplos de HCP que pueden permanecer en el producto farmacéutico deseado se encuentran: los anticuerpos monoclonales (mAbs), los conjugados anticuerpo-fármaco (ADCs), las proteínas terapéuticas, las vacunas y otros biofármacos basados en proteínas.[1]​[2]​[3]​

Los HCP pueden causar inmunogenicidad en las personas o reducir la potencia, la estabilidad o la eficacia general de un medicamento. Las organizaciones reguladoras nacionales, como la FDA y la EMA, proporcionan directrices sobre los niveles aceptables de HCP que pueden permanecer en los productos farmacéuticos antes de que se pongan a disposición del público. Actualmente, el nivel aceptable de HCP en los productos farmacéuticos oscila entre 1-100ppm (1-100 ng/mg de producto). Sin embargo, el nivel aceptado de HCP en un producto final se evalúa caso por caso, y depende de múltiples factores, entre ellos: la dosis, la frecuencia de administración del fármaco, el tipo de fármaco y la gravedad de la enfermedad.

El rango aceptable de HCP en un producto farmacéutico final es grande debido a las limitaciones de los métodos de detección y análisis que existen actualmente.[4]​ El análisis de los HCP es complejo, ya que la mezcla de HCP está formada por una gran variedad de especies de proteínas, todas ellas exclusivas de los organismos anfitriones específicos, y no relacionadas con la proteína recombinante prevista y deseada.[5]​  El análisis de estas grandes variedades de especies de proteínas a concentraciones muy diminutas es difícil y requiere un equipo extremadamente sensible que aún no se ha desarrollado del todo. La razón por la que es necesario controlar los niveles de HCP se debe a los efectos inciertos que tienen en el organismo. En cantidades mínimas, se desconocen los efectos de los HCP en los pacientes y determinados HCP pueden afectar a la estabilidad de las proteínas y a la eficacia del fármaco, o causar inmunogenicidad en los pacientes.[6]​[7]​ Si la estabilidad del fármaco se ve afectada, la durabilidad de la sustancia activa en el producto farmacéutico podría disminuir. También podrían aumentar o disminuir los efectos que el fármaco debe tener en los pacientes, dando lugar a complicaciones de salud que pueden surgir. El grado de inmunogenicidad a largo plazo es difícil, y casi imposible, de determinar y las consecuencias pueden incluir graves amenazas para la salud del paciente.[5]​

Riesgo para la seguridad[editar]

Los HCP de los productos biofarmacéuticos suponen un riesgo potencial para la seguridad de los seres humanos al introducir proteínas y biomoléculas extrañas en el sistema inmunitario humano. Dado que las células huésped comunes utilizadas para producir medicamentos biofarmacéuticos son E. coli,[8]​ levadura,[9]​ línea celular de mieloma de ratón ( NS0 )[10]​ y ovario de hámster chino ( CHO ),[11]​ los HCP resultantes son genéticamente diferentes a lo que el cuerpo humano[12]​ reconoce. Como consecuencia de esto, la presencia de HCP en humanos puede activar una respuesta inmune, lo que puede conducir a posibles problemas de salud graves.

Existe una correlación entre la cantidad de antígenos extraños (HPC) en nuestro organismo y el nivel de respuesta inmunitaria que produce nuestro cuerpo. Cuantos más HCP estén presentes en un medicamento, mayor será la respuesta inmunitaria que se activará. Varios estudios han relacionado la reducción de los HCP con una disminución de citoquinas inflamatorias específicas.[13]​ Otros HCP pueden ser muy similares a una proteína humana y pueden inducir una respuesta inmunitaria con reactividad cruzada contra la proteína humana o la proteína de la sustancia farmacológica. Las consecuencias exactas de los HCP para un paciente individual son inciertas y difíciles de determinar con los métodos analíticos actuales utilizados en la producción y el análisis biofarmacéutico.[13]​

Análisis[editar]

Los HCP se identifican durante la fabricación de productos biofarmacéuticos como parte del proceso de control de calidad.[5]​

Durante el proceso de producción, varios factores, incluidos los genes de la célula huésped, la forma de expresión del producto y los pasos de purificación, influyen en la composición y la abundancia final de HCP.[5]​ Varios estudios informan de que los HCP suelen copurificarse junto con el propio producto al interactuar con la proteína recombinante.[6]​

El ensayo inmunoenzimático (ELISA) es el método predominante para el análisis de HCP en los productos farmacéuticos debido a su alta sensibilidad a las proteínas, que le permite detectar los bajos niveles de HCP en los medicamentos producidos.[4]​ Aunque el proceso de desarrollo requiere un largo período de trabajo y varias pruebas con modelos animales, el análisis del contenido de HCP en el producto final puede realizarse e interpretarse rápidamente.[1]​ Aunque el ELISA posee la sensibilidad necesaria para realizar el análisis de los HCP, el procedimiento tiene varias limitaciones. La cuantificación de HCP depende principalmente de la cantidad y afinidad de los anticuerpos anti-HCP para la detección de los antígenos HCP. Los grupos de anticuerpos anti-HCP no pueden cubrir toda la población de HCP y las proteínas débilmente inmunogénicas son imposibles de detectar, ya que no se generan anticuerpos equivalentes en el proceso.[4]​

Recientemente se han desarrollado métodos como la combinación de espectrometría de masas (MS) y cromatografía líquida ( LC-MS ) para permitir un análisis y purificación de HCP más eficientes y efectivos. Estos métodos pueden:

  • Detectar concentraciones variables de proteínas en una muestra compleja
  • Seguir una población de HCP en constante cambio y sus concentraciones durante un proceso de fabricación
  • Analizar muchas proteínas a la vez
  • Medir los HCP poco abundantes que quedan eclipsados por el producto proteico objetivo muy abundante.[6]​

Recientemente, el método de EM se ha mejorado aún más mediante el método SWATH LC-MS. SWATH es una forma de adquisición independiente de los datos (DIA) de la espectrometría de masas, en la que el rango de masas se divide en pequeñas ventanas de masa, que luego se analizan con MS en tándem (MS/MS). Las principales ventajas son la reproducibilidad tanto para la identificación individual de HCP como para la cuantificación absoluta mediante la aplicación de estándares internos de proteínas.[13]​

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ a b «Tracking Host Cell Proteins During Biopharmaceutical Manufacturing: Advanced Methodologies to Ensure High Product Quality». www.americanpharmaceuticalreview.com (en inglés). Consultado el 2 de octubre de 2018. 
  2. ↑ C.H. Goey, S. Alhuthali, C. Kontoravdi (2018). «Host cell protein removal from biopharmaceutical preparations: Towards the implementation of quality by design». Biotechnology Advances 36 (4): 1223-1237. PMID 29654903. doi:10.1016/j.biotechadv.2018.03.021. 
  3. ↑ Dimitrov, Dimiter S. (2012). «Therapeutic Proteins». Methods in Molecular Biology 899. pp. 1-26. ISBN 978-1-61779-920-4. ISSN 1940-6029. doi:10.1007/978-1-61779-921-1_1. 
  4. ↑ a b c Zhu-Shimoni, Judith; Yu, Christopher; Nishihara, Julie; Wong, Robert M.; Gunawan, Feny; Lin, Margaret; Krawitz, Denise; Liu, Peter et al. (10 de septiembre de 2014). «Host cell protein testing by ELISAs and the use of orthogonal methods». Biotechnology and Bioengineering 111 (12): 2367-2379. ISSN 0006-3592. PMID 24995961. S2CID 23923786. doi:10.1002/bit.25327. 
  5. ↑ a b c d Wang, Xing; Hunter, Alan K.; Mozier, Ned M. (15 de junio de 2009). «Host cell proteins in biologics development: Identification, quantitation and risk assessment». Biotechnology and Bioengineering 103 (3): 446-458. ISSN 0006-3592. PMID 19388135. S2CID 22707536. doi:10.1002/bit.22304. 
  6. ↑ a b c Bracewell, Daniel G.; Francis, Richard; Smales, C. Mark (14 de julio de 2015). «The future of host cell protein (HCP) identification during process development and manufacturing linked to a risk-based management for their control». Biotechnology and Bioengineering 112 (9): 1727-1737. ISSN 0006-3592. PMC 4973824. PMID 25998019. doi:10.1002/bit.25628. 
  7. ↑ Guiochon, Georges; Beaver, Lois Ann (9 de diciembre de 2011). «Separation science is the key to successful biopharmaceuticals». Journal of Chromatography A 1218 (49): 8836-8858. ISSN 1873-3778. PMID 21982447. doi:10.1016/j.chroma.2011.09.008. 
  8. ↑ Blattner, F. R. (5 de septiembre de 1997). «The Complete Genome Sequence of Escherichia coli K-12». Science 277 (5331): 1453-1462. ISSN 0036-8075. PMID 9278503. doi:10.1126/science.277.5331.1453. 
  9. ↑ Zagulski, M.; Herbert, C. J.; Rytka, J. (1998). «Sequencing and functional analysis of the yeast genome». Acta Biochimica Polonica 45 (3): 627-643. ISSN 0001-527X. PMID 9918489. doi:10.18388/abp.1998_4201. 
  10. ↑ Mouse Genome Sequencing Consortium; Waterston, Robert H.; Lindblad-Toh, Kerstin; Birney, Ewan; Rogers, Jane; Abril, Josep F.; Agarwal, Pankaj; Agarwala, Richa et al. (5 de diciembre de 2002). «Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome». Nature 420 (6915): 520-562. Bibcode:2002Natur.420..520W. ISSN 0028-0836. PMID 12466850. doi:10.1038/nature01262. 
  11. ↑ Gibbs, Richard A.; Weinstock, George M.; Metzker, Michael L.; Muzny, Donna M.; Sodergren, Erica J.; Scherer, Steven; Scott, Graham; Steffen, David et al. (1 de abril de 2004). «Genome sequence of the Brown Norway rat yields insights into mammalian evolution». Nature 428 (6982): 493-521. Bibcode:2004Natur.428..493G. ISSN 1476-4687. PMID 15057822. doi:10.1038/nature02426. 
  12. ↑ «The Sequence of the Human Genome». Science 291 (5507): 1155.4-1155. 16 de febrero de 2001. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.291.5507.1155d. 
  13. ↑ a b c Wang, Xing; Hunter, Alan K.; Mozier, Ned M. (15 de junio de 2009). «Host cell proteins in biologics development: Identification, quantitation and risk assessment». Biotechnology and Bioengineering 103 (3): 446-458. ISSN 0006-3592. PMID 19388135. doi:10.1002/bit.22304. 

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