От пробирки до флакона: как рождаются препараты на основе антител

Антитела — сложные биологические молекулы с уникальной пространственной структурой, поэтому их производство всегда включает множество этапов. Подробнее о том, что представляют собой моноклональные антитела и как они помогают организму справляться с заболеваниями, мы рассказывали в первой части статьи. Здесь же сфокусируемся на разработке терапевтических молекул: как их получают и модифицируют, чтобы повысить эффективность и безопасность терапии.

Создание любого терапевтического препарата, в том числе на основе моноклональных антител, — это сложный многоступенчатый процесс, который включает в себя раннюю и фармацевтическую разработку, доклинические и клинические исследования, регистрацию, производство и выход на рынок.

1. Самый первый этап — выбор нужной мишени, против которой будем разрабатывать антитело. Это может быть целевая молекула на «плохой» клетке, вызывающей патологию (например, на опухолевой клетке). На этом этапе определяют разновидность болезни, с которой будем бороться. Выбранная мишень должна быть специфичной и доступной для связывания антителом, чтобы минимизировать возможные побочные эффекты.

2. После наработки антигена проводят иммунизацию млекопитающих. Часто для этого используют мышей, однако в BIOCAD животным для иммунизации выступает лама. Ламе делают инъекцию с антигеном, который вызывает иммунный ответ с образованием антител.

3. Затем из организма ламы выделяют клетки — В-лимфоциты, которые содержат генетические последовательности антител. При этом формируется большая коллекция генов, кодирующих различные варианты фрагментов антитела. Эти варианты экспрессируются на поверхности бактериофагов, дрожжей или в других системах, что позволяет создать миллионы уникальных антител.

4. Чтобы выбрать из множества антител те, которые станут основой будущего препарата, нужно определить, какие из молекул-кандидатов лучше всего связываются с мишенью — а значит, смогут эффективно бороться с болезнью. Для этого проводят селекцию с помощью фагового дисплея. Этот метод выявляет вариабельные фрагменты антитела, наиболее способные к взаимодействию с антигеном-мишенью. Для этого препарат библиотеки бактериофагов промывают через пластиковую подложку с закрепленным на ней белком-мишенью. Фаги с фрагментами антител задерживаются на подложке, а остальные удаляются. Несколько раундов отбора позволяют выделить наиболее эффективные молекулы.

5. После селекции фаговым дисплеем изучают свойства отобранных антител — их специфичность, аффинность (то есть способность связываться с мишенью) и функциональные особенности. При необходимости молекулу антитела «дорабатывают» — например, проводят гуманизацию, чтобы уменьшить иммуногенность для человека.

6. Чтобы наработать достаточное количество антитела, нужна «биофабрика», в роли которой обычно выступают клетки млекопитающих. Для этого создают стабильную клеточную линию-продуцент, куда внедряют гены антитела (чаще всего в роли клеток-продуцентов используют CHO — клетки яичников китайского хомячка), которые обеспечивают правильную сборку и модификацию белка.

7. Наработанный белок анализируют и определяют функциональную активность полученного антитела.

8. После первичной наработки в клетках нужно масштабировать производство, чтобы получить достаточное количество будущего препарата для проверки на животных и людях. Для этого оптимизируют условия культивирования клеток в лабораторных и промышленных биореакторах, а также разрабатывают методы очистки и контроля качества антител.

9. После промышленной наработки белковый препарат моноклонального антитела передают на доклинические исследования для проверки на животных — мышах или других грызунах, а затем — на приматах. Это позволяет оценить безопасность, токсичность и фармакокинетику будущего препарата.

10. После успешной проверки эффективности и безопасности препарата его передают на этап клинических исследований на людях: сначала среди здоровых добровольцев, а затем — на пациентах. Далее подготавливается полный пакет документов (регистрационное досье) для подачи в регуляторный орган (например, в РФ — в Минздрав России). В случае регистрации препарата наконец-то начинается его промышленное производство и вывод на рынок.

Весь этот процесс обычно занимает несколько лет и требует наличия специализированного лабораторного оборудования и квалифицированных специалистов. Таким образом, разработка моноклональных антител — это сложная биотехнологическая процедура, сочетающая методы иммунологии, клеточной инженерии и молекулярной биологии для создания уникальных терапевтических продуктов.

Во всем мире были созданы и протестированы в клинических условиях около шестисот препаратов на основе моноклональных антител. Восемьдесят из них были одобрены для широкого медицинского применения. В BIOCAD также разрабатывают препараты на основе моноклональных антител, которые стали своеобразной визитной карточкой компании. Ранняя разработка инновационных моно- и биспецифических антител проходит в рамках специально созданной технологической платформы MabNEXT. Эти препараты предназначены для лечения сложных онкологических, аутоиммунных и воспалительных заболеваний. Вот несколько примеров терапевтических средств BIOCAD на основе моноклональных антител:

— Левилимаб (МНН) — оригинальный препарат на основе рекомбинантного моноклонального антитела, направленного на ингибирование рецептора интерлейкина-6 (IL-6R). Этот рецептор является ключевым компонентом иммунной системы, участвующим в развитии воспалительных и аутоиммунных процессов. Левилимаб может блокировать взаимодействие IL-6 с его рецептором, что приводит к снижению активности воспалительных реакций в организме. Благодаря этому препарат способен подавлять патологическую активацию иммунитета, которая лежит в основе таких заболеваний, как ревматоидный артрит и тяжелые формы COVID-19. Такое действие позволяет контролировать воспаление, уменьшать боль и замедлять прогрессирование болезни.

Разработка левилимаба длилась более десяти лет и прошла полный цикл: от фундаментальных исследований и создания молекулы до доклинических и клинических испытаний. В 2020 году препарат стал первым в России ингибитором IL-6R, зарегистрированным для терапии осложненного течения COVID-19, а в 2021 году был зарегистрирован для лечения ревматоидного артрита.

— Сенипрутуг (МНН) — оригинальный препарат на основе моноклонального антитела, разработанный BIOCAD совместно с РНИМУ имени Н. И. Пирогова. Сенипрутуг стал первым в мире препаратом своего класса, предназначенным для лечения активного рентгенологического аксиального спондилоартрита, более известного как болезнь Бехтерева. Принцип действия препарата основан на снижении количества определенной популяции Т-лимфоцитов, которые играют ключевую роль в развитии аутоиммунного воспалительного процесса при аксиальном спондилоартрите. Эти клетки участвуют в атаке иммунной системы на собственные ткани организма, вызывая воспаление и повреждение суставов и позвоночника. Антитело направлено на начальное звено патогенеза: сенипрутуг способен избирательно связываться с TRBV9+ Т-лимфоцитами, которые запускают и поддерживают воспаление. Это может позволить снизить тяжесть симптомов и замедлить прогрессирование болезни.

— Дивозилимаб (МНН) — оригинальное терапевтическое средство для лечения рассеянного склероза с обострениями и системной склеродермии. Препарат представляет собой рекомбинантное гуманизированное моноклональное антитело, нацеленное на антиген CD20, который экспрессируется на поверхности В-лимфоцитов. Эти клетки играют ключевую роль в развитии аутоиммунного повреждения нервной ткани при рассеянном склерозе, атакуя миелиновую оболочку нервных волокон. Дивозилимаб способен связываться с CD20 на В-клетках, вызывая их избирательное истощение и тем самым снижая выраженность иммуновоспалительного процесса в центральной нервной системе. Это может приводить к уменьшению частоты обострений, облегчению симптомов и замедлению прогрессирования заболевания. При этом препарат сохраняет способность организма восстанавливать В-лимфоциты и не подавляет другие компоненты иммунитета, что важно для безопасности терапии.

С момента выхода на рынок первого препарата на основе моноклонального антитела технологии их производства и модификации претерпели значительные изменения. Сегодня антитела активно «очеловечивают» (гуманизируют), совершенствуют технологии их искусственного получения и методы изучения свойств. Благодаря усовершенствованию процессов очистки и масштабного производства себестоимость антител удалось значительно снизить, что делает терапию более доступной.

Однако даже при всех достижениях сохраняется потребность в ускорении разработки антител, особенно против новых и сложных мишеней. Идеальным сценарием был бы поиск новых мишеней с помощью искусственного интеллекта и проектирование in silico для экономии времени и ресурсов. Но на сегодняшний день технические возможности и знания в области моделирования важных параметров антител все еще ограничены и не позволяют полностью заменить экспериментальные методы.

Тем не менее уже разработанные препараты на основе моноклональных антител, в том числе созданные в BIOCAD, помогают многим пациентам, значительно улучшая прогноз и качество жизни.