От молекулы до аптеки: полный цикл производства лекарства
18 ноября корреспонденты «Мегабайта», вместе с участниками хакатона ScienceMedia-2022, побывали в научно-исследовательском центре фармацевтической компании ГЕРОФАРМ в Стрельне. Мы узнали, через какие тернии нужно пройти, чтобы препарат оказался на аптечной полке.
Топ-3 на рынке инсулинов
ГЕРОФАРМ уже более 20 лет производит лекарственные препараты в области офтальмологии, неврологии, психиатрии, гинекологии, урологии и эндокринологии. Сейчас ГЕРОФАРМ входит в топ-3 производителей инсулинов на отечественном фармацевтическом рынке.
Препараты разрабатываются и производятся по принципу полного цикла. Это подразумевает, что все стадии — от идеи до выпуска на рынок — протекают внутри одной компании. ГЕРОФАРМ — единственные в России производитель, который обладает этой технологией.
Основные требования, без которых невозможно появление препарата на аптечной полке, — это эффективность и безопасность. Звучит просто, но в реальности разработка и выпуск оригинального лекарства занимают от 11 до 15 лет.
Escherichia coli и ее суперспособность
Одно из главных лекарств с полным циклом производства у ГЕРОФАРМ — конечно, инсулин.
Этот биологический препарат продуцирует кишечная палочка Escherichia coli (E. coli). Она живет в кишечнике каждого из нас и просто так инсулин не вырабатывает, так как в этом нет необходимости. Но если поместить ее в комфортные условия и искусственно наладить внутренние механизмы, то E. coli начнет активно размножаться и вырабатывать инсулин. Далее его извлекают и очищают от примесей. К чистоте и стабильности предъявляют очень высокие требования, ведь инсулин поступает в организм человека через инъекции и важно исключить попадание примесей даже при использовании многоразовой шприц-ручки.
После проверки качества наступает этап масштабирования: препарат отправляется на завод, где технологию адаптируют под производственные мощности. Этот процесс может идти до 50 часов подряд! Затем начинается увлекательное, долгое и сложное производство, и только после этого ампулы инсулина едут на аптечные склады.
А теперь отправимся на экскурсию по лабораториям, чтобы в деталях рассмотреть все стадии производства.
Как создают молекулу
Производство инсулина и других биологических препаратов начинается в лаборатории генной инженерии и ферментации. Перед тем как получить молекулу активного вещества, в лаборатории создают биоинформатический дизайн этой молекулы, а потом подбирают бактерию, которая может продуцировать необходимые активные компоненты. Например, можно синтезировать ДНК, вставить ее в кишечную палочку, и бактерия сама начнет производить ДНК, которую в нее внедрили. Затем на основе этого бактерия строит целевую молекулу — белок.
Генетический конструктор из миллионов копий ДНК визуализируют на компьютере. Это нужно, чтобы передать необходимую информацию бактерии (в случае инсулина — E. coli), которая потом будет продуцировать активное вещество.
Культивирование продуцентов
Не достаточно просто найти «ту самую» бактерию, нужно еще создать максимально комфортные условия для ее культивирования. Для начала кишечную палочку помещают под высокое напряжение и через образовавшиеся в клеточной мембране поры передают генетический конструктор, который был собран ранее. Теперь E. coli точно знает, какой белок нужно синтезировать.
На страже чистоты
В следующей лаборатории выделяют нужную субстанцию, ведь до этого активное вещество все еще находится в заточении у бактерий-продуцентов.
На первом этапе поступившие микроорганизмы разрушают при помощи гомогенизатора высокого давления: он сжимает жидкость, происходит дегазация и пузырьки воздуха перетирают клеточные стенки, разрушая бактерии. После этого инсулин необходимо растворить и придать ему активную форму, отрезав лишние части от молекулы белка. Это позволяет инсулину дольше циркулировать в крови, а человеку — реже делать инъекции.
Следующая важня процедура — очистка продукта. Ее проводят в три этапа при помощи жидкостного хроматографа: он выполняет роль насоса, прокачивая субстанцию через фильтры с сорбентом. При прокачке инсулин остается на сорбенте, а все примеси удаляются.
После этого очищенный инсулин собирают в специальные емкости и отправляют на экспертизу в аналитическую лабораторию. Давайте и мы проследуем туда же.
Пилюля для аналитика
В отличие от других лабораторий, здесь нет четкого разделения по этапам производства. Аналитики рассматривают все пробы, будь то стадия ферментации, очистки или уже готовой лекарственной формы.
Не существует универсального метода, который мог бы рассказать о пробе все и сразу. И только при помощи комбинации разных инструментов можно делать выводы о том, что получилось, а что требует доработки.
Подбираем форму
Допустим, мы получили заключение аналитика о том, что наша субстанция достаточно чистая и препарат можно запускать в производство. Но ведь мы покупаем в аптеке не «чистые субстанции», а таблетки, суспензии, растворы. Как определить, что подойдет лучше всего?
Сначала подбирают комбинацию из активных и вспомогательных веществ, большое внимание уделяя функционалу последних и стабильности итогового препарата, потом определяют форму. Чаще всего лекарства выпускают в форме таблеток и капсул, потому что у них самый широкий спектр возможных вспомогательных веществ и самая высокая стабильность (их срок годности, как правило, выше, чем у растворов, мазей, сиропов и прочего).
Доклинические исследования
Наша экскурсия завершается в лаборатории доклинической фармакологии, где исследуют уже готовые лекарственные формы, проверяя их биологическую активность, эффективность и безопасность. Большинство испытаний проводят на животных клетках, но для некоторых, например на острую и хроническую токсичность, все еще нужны подопытные животные. Такие испытания проводятся на контрактных площадках.
Препараты-биоаналоги сравнивают с оригиналом по эффективности, показатели не должны отличаться в большую или меньшую сторону. Даже если биоаналог получился лучше оригинала — это плохо. Они должны быть биоэквивалентны.
Далее препарат проверяют еще несколькими способами: при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) или иммуноферментного анализа. Если на этой стадии не обнаружили примесей, то препарат можно отправлять на клинические исследования и тестировать на людях
Фотограф: Даниил Горинов
Еще почитать по теме
