¿Por qué elegir la producción de biofármacos con tecnología recombinante? De todos los beneficios que ha traído la biotecnología a nuestra sociedad, uno de los más importantes y que mayor impacto ha recibido de estos avances, es sin duda el sector salud. Y es que la influencia que ha tenido la biotecnología en este sector en específico ha sido impresionante: vacunas, diagnóstico molecular, terapia génica, ingeniería celular y tisular, y por supuesto, fármacos biotecnológicos, el cual constituye el tema central de este post. No es difícil entrever, pues, la potencialidad inherente que tiene una industria farmacéutica de desarrollarse en la línea de producción de biofármacos de origen biotecnológico.
De hecho, tal y como lo mencioné en un post anterior Cómo elegir el microorganismo recombinante apropiado para tu bioproducción, la primera proteína recombinante fabricada y aprobada fue precisamente para uso terapéutico: la insulina humana, en el año 1982. Este primer fármaco recombinante fue desarrollado legalmente por la empresa Genentech, cuyos fundadores fueron el empresario Robert A. Swanson y el Dr. Herbert W. Boyer, quien además fue uno de los científicos pioneros de la tecnología de ADN recombinante.
A partir de la insulina humana recombinante de Genentech, se han desarrollado muchos otros fármacos para el tratamiento de diversas enfermedades, con las ventajas que confiere la biotecnología, es decir: a mayor escala, con mayor rendimiento, con más control de los riesgos asociados de contaminación biológica y con una calidad bastante aceptable, entre otras.
En este post, te mostraré las principales ventajas de producir un biofármaco de origen recombinante, en vez de producirlo a partir de su fuente biológica natural, enfocándome en las ventajas que la biotecnología representa para tu industria.
Con esto en mente, entremos en materia.
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POR QUÉ ELEGIR LA PRODUCCIÓN DE BIOFÁRMACOS CON TECNOLOGÍA RECOMBINANTE
QUÉ ES UN FÁRMACO RECOMBINANTE.
Un fármaco recombinante no es más que un medicamento elaborado a través de organismos vivos que han sido modificados genéticamente usando técnicas de biotecnología, específicamente, de ADN recombinante.
Te recomiendo leer este libro: Pharmaceutical Drug Product Development and Process Optimization de Sarwar Beg.
ACLARATORIA IMPORTANTE SOBRE LA TERMINOLOGÍA DE LOS BIOFÁRMACOS.
Verás que los fármacos recombinantes también se conocen en la literatura y los incluyen como “medicamentos biotecnológicos” o “fármacos biotec” y como “fármacos biológicos”, “biofármacos” o “medicamentos biológicos”; Sin embargo, en mi opinión, el término “biológico” es menos preciso al momento de definir su origen con exactitud. Debes saber que un fármaco recombinante proviene de organismos vivos con modificación genética, mientras que un fármaco biológico no necesariamente es así. En este último caso, pueden provenir de seres vivos (como microorganismos, células eucariotas, etc.) o materia proveniente de seres vivos (como sangre u otros tejidos biológicos). De igual manera, un fármaco biotecnológico no necesariamente proviene de un organismo vivo modificado genéticamente, pues puede tener su origen, por ejemplo, en métodos de selección de anticuerpos monoclonales. Por lo que es importante tengas claras estas diferencias. Voy a darte, sin embargo, las definiciones formales para tu mayor claridad:
DEFINICIONES.
Para los fármacos biotecnológicos o biotec, tenemos la siguiente definición:
“Los medicamentos biotecnológicos, también denominados fármacos biotec, pueden ser proteínas recombinantes, anticuerpos monoclonales, vectores para el transporte de material genético, fragmentos de anticuerpo, ácidos nucleicos, oligonucleótidos antisentido, vacunas, etc , que comparten la característica de ser productos medicinales obtenidos a partir de técnicas de biotecnología (r-DNA, expresión génica controlada, métodos basados en anticuerpos, etc)”. Agencia Europea del Medicamento (EMEA).
Y para los fármacos biológicos o medicamentos biológicos, tenemos la siguiente:
“Biofármaco: Medicamento elaborado con materiales de origen biológico tales como los microorganismos, órganos o tejidos de origen vegetal o animal, las células o fluidos (incluyendo sangre y plasma) de origen humano o animal y los diseños celulares biotecnológicos (sustratos celulares sean o no recombinantes incluidas las células primarias)”. Real Decreto 1345/2007 Jefatura de Estado BOE n° 275 de 7/11/2007.
Con esto, ya debe quedarte claro lo que es exactamente un Fármaco Recombinante, al menos para los fines de este post: Un Fármaco Recombinante no es más que una proteína recombinante obtenida a partir de seres vivos modificados genéticamente con técnicas de ADN recombinante, procesada posteriormente para su uso terapéutico. También debe quedarte claro que “todos los fármacos biotecnológicos son medicamentos biológicos, pero no todos los medicamentos biológicos son fármacos biotecnológicos”. Y tampoco todos los fármacos biotecnológicos son fármacos recombinantes.
Un poco enredado tal vez, pero es importante que lo tengas claro. A continuación, te mostraré como la biotecnología ha influido en el sector salud, con un balance básicamente positivo. Y como ha hecho industria, convirtiéndose en un negocio de avanzada y de mucha importancia en la sociedad actual.
LA BIOTECNOLOGÍA Y SU INFLUENCIA SOBRE LA MEDICINA A LO LARGO DEL TIEMPO.
Con el nacimiento de la biología moderna en el siglo XIX, caracterizada por avances como la microscopía y nuevos descubrimientos como la teoría de la selección natural por presencia de mutaciones y las leyes de Mendel, entre otros, la biología tuvo un impulso tal que dio lugar a las bases de la biotecnología actual. Y una de las aplicaciones más resaltantes de la biotecnología ha sido en el campo de la medicina, cada vez con mayor basamento científico.
Sin embargo, se puede aseverar que los mayores, más importantes y numerosos avances en el sector salud, impulsados por la biotecnología, ocurrieron en el siglo XX. A continuación, te mostraré una cronología que me pareció muy completa y didáctica, razón por la cual te la copio textualmente:
CRONOLOGÍA.
- Años 40: producción de antibióticos, ácidos orgánicos, esteroides, polisacáridos y vacunas gracias a la combinación de técnicas de ingeniería química, microbiológica y bioquímica.
- Décadas 50-60: generación en masa de antibióticos y transformación de esteroides y cultivo de células animales para la producción de vacunas antivirales.
- Décadas 60-70: obtención en el laboratorio de nucleósidos, aminoácidos y vitaminas. Desarrollo industrial de los primeros polímeros microbianos –xantanos y dextranos.
- Años 70: nacimiento de la ingeniería genética, conjunto de técnicas y herramientas que permiten manipular de un modo científico y racional el ADN (el ácido desoxirribonucleico es la molécula que almacena y transmite de una generación a otra la información necesaria para desarrollar las funciones biológicas de un organismo).
- Finalmente, las últimas décadas del pasado siglo XX contemplaron una mejora de la ingeniería genética, muy especialmente de la técnica del ADN recombinante. Concretamente, esta técnica permite la manipulación de los fragmentos del ADN para crear nuevos genes no presentes en naturaleza. Y entre otras aplicaciones, el ADN recombinante se emplea en la producción de los fármacos más novedosos y específicos del arsenal terapéutico: los medicamentos biológicos.
Y, en este orden de ideas, la cronología en el siglo XXI se prevé irá en aumento. La biotecnología cada vez hará más aportes a la sociedad, no sólo en el sector salud, sino en otros sectores de interés mundial como el sector agro, el sector de alimentación, ambiental, el sector químico, entre otros.
De manera que, si estás estudiando la posibilidad de entrar al mercado productivo de los biofármacos, o quieres introducir un nuevo biofármaco a tu catálogo, o tal vez quieres cambiar tu actual forma de producción basada en la fuente natural para pasarte a la tecnología recombinante, puedo decirte que estás haciendo una muy buena elección, como podrás comprobar al leer a continuación las ventajas asociadas al uso de la biotecnología recombinante.
VENTAJAS DE ELEGIR LA TECNOLOGÍA RECOMBINANTE PARA TU PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS BIOLÓGICOS.
Es de fundamental importancia para tu empresa el conocer bien las ventajas y desventajas de producir un fármaco de origen recombinante por sobre un fármaco obtenido a partir de materia biológica, ya que esto va a determinar en gran parte la factibilidad de hacer negocio en éste sector y el grado de rentabilidad que podrías tener.
Para verlo mejor, supongamos que quieres producir insulina humana. Tu insulina humana podría ser un fármaco biológico (proveniente de materia biológica como el páncreas de porcino) o un fármaco recombinante (proveniente de un microorganismo transformado genéticamente como E. coli). Supongamos ahora que me preguntas acerca de las ventajas que representa un sistema de producción basado en la tecnología recombinante (la cual constituye la tendencia actual y a futuro de producción de biofármacos) con el fin de tener más información al respecto. Con este ejemplo en mente, vayamos al grano sin más dilación.
Las ventajas que presenta la tecnología recombinante para tu producción de biofármacos son:
1) DISPONIBILIDAD.
Las técnicas del ADN recombinante hacen posible obtener las proteínas específicas de interés a través del aislamiento del gen y su posterior clonamiento en un sistema biológico apropiado. Afortunadamente, este procedimiento no tienes que hacerlo tú. Las cepas transformadas genéticamente para producir proteínas específicas, se compran a casas comerciales que las desarrollan muy bien. En este sentido, tu trabajo sería escogerla con criterio y contar con el presupuesto necesario para adquirirla.
2) OBTENCIÓN DE PROTEÍNAS DE FUSIÓN EN MICROORGANISMOS CARACTERIZADOS.
Las proteínas de fusión son aquellas que se producen de forma separada por genes diferentes, que unidas no existen de forma natural. La biotecnología, a través de las técnicas del ADN Recombinante, han logrados crearlas. Ejemplo de ellas son los anticuerpos de cadena simple, que se usan para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades. Esto te abre la posibilidad de trabajar con la producción de un biofármaco no existente de forma natural, creado por ingeniería genética, pero que sea de gran utilidad en la salud, ya sea en el diagnóstico o tratamiento de enfermedades. Y nuevamente, es algo que puedes adquirir en casas comerciales certificadas.
3) ESPECIFICIDAD.
Algo que considero es bueno que sepas es que las bacterias no producen glicoproteínas tan eficientemente como sí lo hacen las células animales. Pero, resulta que son precisamente las glicoproteínas las más importantes y relevantes desde el punto de vista terapéutico, al igual que también son las bacterias, específicamente E. coli, las más usada como sistema biológico para producirlas. Si se te presenta este caso, debes saber que la eficiencia de una glicoproteína producida a partir de una bacteria viene dada por un buen desarrollo del cultivo celular, un buen proceso de purificación de la proteína y el uso de los excipientes más apropiados para aportarle estabilidad. Es decir, es una desventaja que se puede solventar con buena metodología.
4) ESTABILIDAD.
También debes saber que, en el caso de microorganismos transformados genéticamente, es muy necesario evitar alteraciones tanto en los procesos de almacenamiento de la cepa como de la producción de la proteína recombinante, ya que ésta podría sufrir modificaciones en su estructura como consecuencia de dichas alteraciones. Y estos cambios de estructura, afectar luego su acción terapéutica con el consiguiente riesgo de aparición de efectos adversos en los pacientes, tal y como inmunogenicidad o desencadenamiento de respuesta inmune. Nuevamente, una desventaja que se solventa con un buen tratamiento de los procesos.
5) RENDIMIENTO.
A pesar de lo anteriormente dicho, aquí nos conseguimos con una de las mayores ventajas que representa el uso de microorganismos transformados genéticamente como sistema biológico de producción de proteínas recombinantes. Es bien sabido que la extracción de sustancias biológicas de organismos vivos suele presentar concentraciones muy bajas, necesitándose manejar grandes cantidades de material biológico para poder alcanzar las cantidades requeridas en un lote productivo. Pues bien, con el uso de microorganismos transformados genéticamente, se pueden obtener esas mismas grandes cantidades del producto de una forma mucho más sencilla y sobre todo reproducible, en comparación con el obtenido por extracción a partir de su fuente biológica natural.
6) RIESGOS DE CONTAMINACIÓN.
La obtención de proteínas para su uso terapéutico que son obtenidas a partir de su fuente natural, poseen inherentemente un mayor riesgo potencial de presencia de microorganismos patógenos. Y he aquí otra de las grandes ventajas de usar microorganismos transformados genéticamente: la obtención de productos libres de patógenos. Este riesgo se patentiza aún más cuando hablamos de fabricación de biofármacos, donde se puede contaminar a los pacientes, por ejemplo, con el virus del VIH y/o hepatitis, en el caso de factores derivados de materia biológica como la sangre u otros fluidos de órganos, ya sea de origen humano o animal. Mediante el uso de la biotecnología recombinante, se pueden obtener cantidades importantes de una proteína, completamente libre de los componentes celulares del organismo de origen.
7) CALIDAD Y REPRODUCIBILIDAD.
La biotecnología recombinante permite estandarizar los procesos de producción de un biofármaco, con los niveles de consistencia y reproducibilidad requeridos. Esto representa una tremenda ventaja para ti, ya que te permite controlar de manera bastante eficiente tus procesos productivos desde el punto de vista del tamaño de tus lotes, su calidad, consistencia y trazabilidad, Como no podrías hacerlo en el caso de trabajar con materia biológica directamente.
8) BIOÉTICA.
Este aspecto, algunas veces descuidado, debe ser tomado en cuenta y por eso lo menciono en este post como parte de las ventajas de optar por la biotecnología recombinante para la producción de fármacos de origen biológico. Producir proteínas recombinantes a partir de microorganismos modificados genéticamente reemplaza, en muchos casos, el uso de animales como medio para su obtención natural y, con ello, erradica en paralelo las prácticas primitivas a los que los mismos son sometidos, tal como su explotación y sacrificio.
9) AUTORIDADES REGULATORIAS.
Los biofármacos producidos a partir de tecnología recombinante, al menos en lo referido a la seguridad que le confiere la ausencia de contaminantes biológicos, a los controles de calidad que pueden aplicarse durante el proceso productivo, y a la consistencia, reproducibilidad y trazabilidad que permiten, representan una mayor posibilidad de ser aprobados por las autoridades sanitarias y regulatorias. Estar en orden con estos asuntos es de vital importancia para la vida de tu empresa.
10) COSTOS.
Y finalmente, hablemos de uno de los puntos más relevantes para la industria, como lo son los costos. Aunque la tecnología recombinante en general no es barata, si lo comparamos al costo de mantener granjas de animales, su alimentación y control veterinario, las cantidades de animales necesarios para cada producción, los riesgos de pérdidas de lotes por contaminación o rechazo de los pacientes, el sacrificio animal, entre otros problemas agregados, podría ser excesivamente más costoso a la larga que invertir en sistemas biológicos transformados genéticamente y en todo lo que implica su mantenimiento.
Un libro que te proporciona una descripción general completa de los productos farmacológicos con proteínas terapéuticas, es el siguiente: Therapeutic Protein Drug Products: Practical Approaches to formulation in the Laboratory, Manufacturing, and the Clinic de Brian K. Meyer.
CONCLUSIONES.
Definitivamente, la biotecnología, a pesar de algunas desventajas todas solucionables, representa una gran opción para producir biofármacos de origen recombinante. Entre sus grandes ventajas podemos mencionar la obtención de mayor cantidad de producto con mayor pureza en menor tiempo y usando menos recursos; la ausencia de componentes celulares y contaminantes biológicos, como virus y toxinas, inherentes al organismo natural de origen; capacidad de controlar la calidad del producto, su reproducibilidad y trazabilidad; y por todo lo anteriormente mencionado, la facilidad de aprobación de los lotes productivos por parte de los organismos regulatorios.
Resumiéndolo mucho y como estoy segura lo sabes mejor que yo, ir a favor de las corrientes del mundo les confiere grandes ventajas a las empresas. Y la biotecnología hoy en día es precisamente eso, tecnología de vanguardia con mucho futuro por delante.
Espero hayas disfrutado de este post, que te haya parecido interesante, útil y, sobre todo, que te sirva como una orientación y un punto de partida para mejorar tu negocio.
Saludos,
MSc. Liliana Berlioz.
Fundadora y Directora Ejecutiva.
Academia de Biotecnología.