IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi1 Lo sviluppo di un farmaco: dal laboratorio al mercato.

IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi 1

Lo sviluppo di un farmaco:dal laboratorio al mercato


Fasi dello sviluppo di un farmaco

Drug discovery

•Targets & receptors•Small molecules drugs

•Large molecules

Drug development

•Farmacodinamica•Farmacocinetica

•Tossicologia•Sviluppo chimico

•Sviluppo farmaceutico•Sviluppo analitico

cGLP compliance

Clinical TrialsStudi clinici

cGCP compliance

Produzione

cGMP compliance

Immissione incommercio

Requisiti regolatori


Discovery di grandi molecole

(biopharmaceuticals) Settore in grande crescita, farmaci più potenti e

specifici Applicazioni: - Profilassi (vaccini)

- Terapeutica (anticorpi)

- Terapia sostitutiva (ormoni, fattori di crescita)


Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali


Vaccini

Vaccini attenuati

Il patogeno è trattato chimicamente (temperatura) o cresciuto in specie diverse da quelle naturali (‘passaging’)

Vantaggi: Bassi costi produzioneConferiscono immunitàNormalmente una singola dose è sufficiente

Svantaggi:Possibilità di ritornare a stato virulentoLimitata shelf life


Vaccini

Vaccini disattivati (colera, Epatite A, pertosse, tifo) Il patogeno è trattato chimicamente (fenoli, formaldeide, acetone) o

irradiato e diventa inattivo

Vantaggi: Non ritorna allo stato virulento Shelf life stabile

Svantaggi: Costi di produzione più alti Maggiori controlli per assicurare la completa in attivazione Possibilità di risposta immunologica attenuata; più

somministrazioni Toxoidi (difterite, tetano)

Derivato dalle tossine secrete dal patogeno


Vaccini - Nuovi approcci

Disaccoppiare la funzione immunologica da quella virulenta Sub-unità (si utilizza solo una parte del patogeno)

Dalla conoscenza degli ORFs (Open Reading Frames) del genoma del patogeno si individuano le sequenze che codificano gli epitopi (gruppi chimici che sono antigeni), responsabili della risposta immunitaria

ORFs sono clonati per esprimere gli epitopi, dopo tests di laboratorio i candidati sono iniettati negli animali per verificare la risposta immunitaria

I migliori sono ottimizzati e sottoposti a tests clinico


Vaccini - Nuovi approcci

Vector based: batteri e virus sono privati di tossicità ed utilizzati per trasportare sub-unità

Canarypox (virus aviario) per trasportare gli epitopi per il trattamento HIV

Vaccini nucleici Si iniettano geni del virus con sequenze che codificano gli antigeni.

La cellula ospite codifica gli antigeni che attivano la risposta immunitaria

Vaccini peptidici (peptido-mimetici, mimano gli epitopi) 8-24 aminoacidi che mimano la conformazione dell’ epitopo e sono

riconosciuti dal sistema immunitario




Anticorpi

Struttura


Anticorpi

Possibili frammenti Variable fragment (Fv):

corrisponde all’ apice della Y; parte variabile a seconda della classe degli anticorpi

Antigen-binding fragment (Fab): varie parti contenenti il segmento variabile

Constant fragment (Fc): corrisponde al gambo della Y; parte costante per tutti gli anticorpi della stessa classe, lega l’ anticorpo ad altri recettori ed attiva la risposta immunitaria


Anticorpi

Possibili frammenti Variable fragment (Fv):

corrisponde all’ apice della Y; parte variabile a seconda della classe degli anticorpi

Antigen-binding fragment (Fab): varie parti contenenti il segmento variabile

Constant fragment (Fc): corrisponde al gambo della Y; parte costante per tutti gli anticorpi della stessa classe, lega l’ anticorpo ad altri recettori ed attiva la risposta immunitaria


Anticorpi policlonali

Utilizzati nell’ immunizzazione passiva Rischio di sensibilizzazione: contengono non

solo l’ anticorpo desiderato ma anche alri anticorpi

Animale immunizzato(cavallo)

Raccolta siero/plasmacon anticorpi

Purificazione anticorpi Formulazione finale


Anticorpi monoclonali (MAs)

Tipo unico di anticorpo diretto contro un epitopo specifico (determinante antigenico) e prodotto da una linea cellulare di ibridomi, formati per fusione di un linfocita con una cellula tumorale.


Anticorpi monoclonali

Topo inoculato con antigeneProduce anticorpi

Fusione dei due tipi di cellulee incubazione per dare

IBRIDOMA

Ibridomi sono coltivati in unmezzo specifico

Selezione degli ibridomi che produconogli anticorpi specifici dell’ antigene di partenza

Coltura in reattori su larga scala

Dalla milza del topo si isolano le cellule B

che producono anticorpi

Raccolta cellule di mieloma dalmidollo osseo umano

Purificazione e formulazione



Umanizzazione degli MAs per limitare gli effetti avversi con tecniche di ingegneria genetica

o Anticorpi chimerici (RePro 4 blood clogs)

Fvtopo legato a FC

IgG umano

o Anticorpi umanizzati (Herceptin tumore seno)

Fvtopo, specifico antigene legato a F IgG umano



o Anticorpi totalmente umanizzati1. Ibridoma umano (cellule B+ mieloma)

2. Alterazione genetica sul topo per produzione anticorpi equivalenti ad umani

3. ‘Phage display’: Virus batteriofago in cui sono inseriti i geni umani che codificano

gli anticorpi

E. Coli infettata con virus

Virus si riproduce nel batterio e genera anticorpi equivalenti a quelli umani


Anticorpi coniugati

Immunotossine: tossine coniugate ad anticorpi Immuno citochine: rDNA che codifica la catena

lunga di MA con DNA che codifica la citochina per ottenere alta concentrazione locale di citochine per la risposta contro il cancro (Zevalin e Bexxar portano 90Y per non Hodkin’s linfoma)


Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)

Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali


Citochine

Principali linfochine: interferone (IFN): tipo I (tipo

applicazioni mediche: antivirale, anticancro

interleuchine (IL): IL2 molto studiata (133 a.a.; 15kDa)

applicazioni mediche: melanoma metastatico, carcinoma renale

Principali monochine: Altre interleuchine (IL) tumor necrosis factor (TNF): tipo e molto studiato

(157 aa) proprietà: mediatore del sistema immunitario, stimolatore processi

infiammatori (artrite reumatoide), citotossico


Fattori di crescita

Eritropoietina: glicoproteina prodotta nei reni (166 aa; 36KDa) stimola le cellule staminali del midollo a produrre globuli rossi Prodotta con cellule ricombinanti, somministrata per via

subcutanea




Ormoni - Insulina

Ormone polipeptidico: 2 catene (A, 21 aa; B 30 aa; totale 6,8 KDa) unite da

legami sulfidici Primi metodi produzione: estratti bovini e porcini resi

equivalenti ad insulina umana da processi enzimatici Metodo attuale (dal ’80): DNA ricombinante per fornire

materiale di qualità riproducibile, controllata ed identico a quello umano




Terapia genicaTrasferimento di geni funzionanti

per rimpiazzare geni non performanti e ripristinare il

controllo della sintesi proteica.Vettori: retrovirus disattivati

Tecniche: in vitro, in vivo

Problematiche: tossicità risposte

immunitarie/infiammatorie identificazione del gene considerazioni etiche


Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals) Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genica Cellule staminali


Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)


Fasi dello sviluppo di un farmaco

Drug discovery

•Targets & receptors•Small molecules drugs

•Large molecules

Drug development

•Farmacodinamica•Farmacocinetica

•Tossicologia•Sviluppo chimico

•Sviluppo farmaceutico•Sviluppo analitico

cGLP compliance

Clinical TrialsStudi clinici

cGCP compliance

Produzione

cGMP compliance

Immissione incommercio

Requisiti regolatori


Development process map


Farmacodinamica


Farmacodinamica


Farmacodinamica


Farmacodinamica

Si occupa dello studio degli effetti dose-risposta

D+R D*R risposta

K1[D][R]=K-1[D*R]

[D][R]/[D*R]= K-1/ K1= KD

quando [R]=[D*R] [D]= KD

ma [R]=(100-[D*R]) quindi [D]= KD[D*R]/100-[D*R]


Farmacodinamica


Farmacodinamica

Potenza di un farmacoDose richiesta per generare un effetto Un farmaco potente genera un effetto

a basse dosi

EfficaciaE’ una misura dell’ affinità del

farmaco al recettore

Indice terapeuticoLD50/ED50

Standard safety MarginSSM=(LD1-ED99)/ED99*100

Date post:	01-May-2015
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