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

Fasi dello sviluppo di un farmaco Drug development Farmacodinamica Farmacocinetica Tossicologia Sviluppo chimico Sviluppo farmaceutico Sviluppo analitico cGLP compliance Clinical Trials Studi clinici cGCP compliance Drug discovery Targets & receptors Small molecules drugs Large molecules Immissione in commercio Produzione cGMP compliance Requisiti regolatori IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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)‏ IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)‏ Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Vaccini Vaccini attenuati Il patogeno è trattato chimicamente (temperatura) o cresciuto in specie diverse da quelle naturali (‘passaging’)‏ Vantaggi: Bassi costi produzione Conferiscono immunità Normalmente una singola dose è sufficiente Svantaggi: Possibilità di ritornare a stato virulento Limitata shelf life Il vaccino è un prodotto contenente una piccolissima quantità di virus o batteri, uccisi o attenuati, o da una frazione di essi, in modo da stimolare la naturale reazione immunitaria. Questa difesa immunitaria, simil a quella che è provocata dalla malattia, protegge dall’ attacco di microorganismi senza che si sviluppino i sintomi e le complicanze della malattia stessa IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)‏ Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Anticorpi Struttura IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Anticorpi policlonali Utilizzati nell’ immunizzazione passiva Rischio di sensibilizzazione: contengono non solo l’ anticorpo desiderato ma anche alri anticorpi Formulazione finale Animale immunizzato (cavallo)‏ Raccolta siero/plasma con anticorpi Purificazione anticorpi IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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. IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Anticorpi monoclonali Raccolta cellule di mieloma dal midollo osseo umano Dalla milza del topo si isolano le cellule B che producono anticorpi Topo inoculato con antigene Produce anticorpi Fusione dei due tipi di cellule e incubazione per dare IBRIDOMA Ibridomi sono coltivati in un mezzo specifico Purificazione e formulazione Coltura in reattori su larga scala Selezione degli ibridomi che producono gli anticorpi specifici dell’ antigene di partenza IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Anticorpi monoclonali Umanizzazione degli MAs per limitare gli effetti avversi con tecniche di ingegneria genetica Anticorpi chimerici (RePro 4 blood clogs)‏ Fvtopo legato a FCIgG umano Anticorpi umanizzati (Herceptin tumore seno)‏ Fvtopo, specifico antigene legato a F IgG umano IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Anticorpi monoclonali Anticorpi totalmente umanizzati Ibridoma umano (cellule B+ mieloma)‏ Alterazione genetica sul topo per produzione anticorpi equivalenti ad umani ‘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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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)‏ IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)‏ Vaccini Anticorpi Citochine Ormoni Terapia genetica Cellule staminali IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Citochine Principali linfochine: Principali monochine: 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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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Terapia genica Trasferimento 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 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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Discovery di grandi molecole (biopharmaceuticals)‏ IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Fasi dello sviluppo di un farmaco Drug development Farmacodinamica Farmacocinetica Tossicologia Sviluppo chimico Sviluppo farmaceutico Sviluppo analitico cGLP compliance Clinical Trials Studi clinici cGCP compliance Drug discovery Targets & receptors Small molecules drugs Large molecules Immissione in commercio Produzione cGMP compliance Requisiti regolatori IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Development process map IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Farmacodinamica IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Farmacodinamica IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Farmacodinamica IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

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] IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Farmacodinamica IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi

Farmacodinamica Potenza di un farmaco Efficacia Indice terapeutico Dose richiesta per generare un effetto Un farmaco potente genera un effetto a basse dosi Efficacia E’ una misura dell’ affinità del farmaco al recettore Indice terapeutico LD50/ED50 Standard safety Margin SSM=(LD1-ED99)/ED99*100 IUSS 2008 - Dr. A. Orlandi