Bioprocesamiento ascendente para la fabricación de vectores virales

Los vectores virales son herramientas fascinantes que la industria biofarmacéutica está utilizando para entregar material genético para aplicaciones terapéuticas. En los últimos años, ha habido un gran aumento en el desarrollo preclínico de la terapia génica y las aplicaciones para la investigación clínica con el fin de comercializar nuevas terapias. Para cumplir con los requisitos de la industria de grandes cantidades de vectores virales terapéuticos compatibles con GMP para diversas aplicaciones, se deben fabricar productos robustos de alta calidad que puedan procesarse y purificarse de manera efectiva para uso clínico.

En este blog, nos centraremos en los elementos y tecnologías clave involucrados en el bioprocesamiento previo para los procesos de fabricación de vectores.

La fabricación de vectores virales aguas arriba se compone de múltiples operaciones unitarias, como la expansión celular, la transfección o la infección de las células productoras de vectores y la producción de vectores virales. Dentro de las operaciones de unidades individuales, existen numerosas variables, como la plataforma de cultivo de células/virus, la línea celular, la formulación del medio y los parámetros del bioproceso (temperatura, pH, oxígeno disuelto) que afectan la productividad final del vector viral.

Dado que no existe una plataforma o proceso universal adecuado para todas las aplicaciones terapéuticas, la elección del virus, la línea celular y el sistema de bioproceso debe realizarse en las primeras etapas del proceso de desarrollo de cada producto farmacéutico. Además, factores como el cronograma de desarrollo, el costo de los bienes, el rendimiento del producto, el tiempo de comercialización y la solidez del proceso son igualmente importantes para considerar durante el desarrollo de fármacos.

Actualmente hay dos modos preferidos de producción de vectores virales que se usan ampliamente. La mayoría de los investigadores emplean transfección transitoria o generan líneas celulares productoras estables en células de mamíferos o insectos.

La mayor parte de la producción de vectores de transfección transitoria se lleva a cabo utilizando líneas celulares dependientes de unión en las que el tipo de célula elegido requiere superficies favorables a las que se unen, crecen y producen vectores virales. Por otro lado, las líneas celulares productoras estables son generalmente líneas celulares adaptadas a la suspensión que no requieren un sustrato para unirse, crecer y producir vectores virales.

Hay ventajas y desventajas asociadas con los modos individuales de producción de vectores. Como tal, es necesario identificar la dosis objetivo y la población de pacientes muy temprano en el desarrollo clínico, para guiar la selección de la plataforma óptima de fabricación de vectores que sea capaz de satisfacer la futura demanda comercial.

Transfección transitoria

La transfección transitoria implica la inserción de material genético en las células sin necesidad de integrar material genético en el genoma de la célula huésped. Este proceso es relativamente simple y directo desde el punto de vista operativo. También se beneficia del hecho de que el material genético transfectado reside en la célula durante un período de tiempo limitado y no se transfiere a células en división más nuevas. Los vectores virales producidos usando este proceso se pueden recolectar de las células en un período corto de tiempo después de la transfección.

El cronograma de desarrollo del proceso asociado con la producción de vectores basada en transfección transitoria es relativamente corto, en comparación con la línea celular productora estable. La industria biofarmacéutica está bien establecida con múltiples proveedores y varias herramientas necesarias para la producción eficiente de vectores basada en transfecciones transitorias. Mientras que el enfoque de producción de vectores que utiliza una línea celular productora estable es relativamente joven y el trabajo está en curso para respaldar la creciente demanda de la industria.

La transfección transitoria es un modo muy flexible y eficiente de producción de vectores virales. Puede disminuir el tiempo de desarrollo y acelerar el tiempo de comercialización de la estrategia. Sin embargo, requiere el uso de costosos plásmidos de grado GMP para los pasos de transfección, así como pasos de purificación adicionales para eliminar el plásmido auxiliar, el ADN celular y los reactivos de transfección.

Escalado de células adherentes para la fabricación de vectores

La producción a escala industrial de vectores virales se logra aumentando el número de unidades del sistema de cultivo (escalamiento horizontal) o el uso secuencial de dispositivos más grandes (escalamiento ascendente).

Históricamente, gran parte del trabajo hasta la fecha para la fabricación de vectores se lleva a cabo en fábricas de células, botellas de rodillos, HyperFlasks^♦ e HyperStacks^♦ , etc. Cada una de estas plataformas de fabricación requiere un aumento en el número de unidades de cultivo para la producción a gran escala. Esto lleva mucho tiempo, requiere mucha mano de obra, es costoso y requiere una gran huella.

Los biorreactores facilitan la ampliación de la fabricación de células adherentes para la producción de vectores virales, con muchas ventajas sobre los procesos de ampliación. Estas ventajas de fabricación incluyen:

• Facilidad de monitoreo
  
• Número reducido de operaciones unitarias.
• Menos pasos abiertos para prevenir el riesgo de contaminación
•  Menores costos operativos
• Entorno controlado dentro del biorreactor, que puede mejorar la productividad y la calidad del producto final

Los biorreactores de fibra hueca (p. ej., Quantum^♦) y los biorreactores de lecho fijo (p. ej., el biorreactor iCELLis® de Pall) ofrecen una mayor escala, con múltiples opciones de escalabilidad dentro de las unidades para la producción a escala de fabricación. Además de la escalabilidad añadida, la plataforma de biorreactores iCELLis puede soportar una mayor densidad celular por unidad de volumen y produce títulos específicos de células similares en comparación con el cultivo adherente tradicional. Aunque tanto los biorreactores de lecho fijo como los de fibra hueca brindan una ventaja de escalado significativa en comparación con las opciones históricas de escalamiento horizontal, la escala actualmente está restringida a 500 m². Si el título de la dosis de un producto terapéutico o la demanda comercial supera la cantidad fabricada actual por lote, el proceso requeriría una ampliación a un área de superficie más grande.

Las plataformas de microportadores también pueden proporcionar varias opciones de ampliación para la expansión de células adherentes que pueden cumplir con las cantidades de fabricación de vectores para la escala de investigación, clínica y de fabricación. La industria de las vacunas ha aumentado con éxito la producción de virus a ≥ 2000 L utilizando microportadores en biorreactores de tanque agitado. Por ejemplo, un biorreactor de tanque agitado de 2000 L que opera a 10 cm²La densidad de microportadores /mL proporciona 2000 m² de superficie. Una posible desventaja de incorporar plataformas de microportadores para la fabricación de vectores es que los estudios de desarrollo para optimizar la unión celular, el crecimiento y la eficiencia de la transfección pueden ser largos para algunos sistemas.

Lea más en el blog de la próxima semana donde continuamos la discusión sobre el bioprocesamiento ascendente para la fabricación de vectores virales (parte 2 de 2).

Referencias:

1. https://labiotech.eu/sponsored/producing-adeno-associated-virus-vectors-cevec/
2. https://www.pharmasalmanac.com/articles/transient-transfection-at-a-large-scale-for-flexibility-in-clinical-and-commercial-vector-manufacturing

HyperFlasks y HyperStacks son marcas comerciales de Corning Inc., Quantum es una marca comercial de Terumo Corporation.