La production des biothérapies: biosimilaires · Exemple d’analyse comparative physico-chimique...

La production des

biothérapies:

biosimilairesThibaud Stoll, PhD

13ème Biennale Monégasque de Cancérologie1er février 2018Grimaldi ForumMonaco

Clause de non-responsabilité

Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group

Cette présentation ne représente pas la position officielle de Merck sur la méthode et les exigences réglementaires pour développer et produire des médicaments biosimilaires

Agenda

1. Les médicaments biologiques

• Caractéristiques

• Procédé de production

2. Le développement technique des biosimilaires et les exigences réglementaires

3. Conclusion

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La complexité des médicaments biologiques (1/2)

Aspirine Insuline Anticorps monoclonal

Avastin®, Herceptin®, Rituxan®

180 Da 5808 Da51 acides aminés

Env. 150’000 DaEnv. 1300 acides aminés

Médicaments chimiques Médicaments biologiques

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La production des médicaments biologiques

Substances nutritives

O2

Récolte (centrifugation)

CO2

Etapes de purification

Multiplication des cellules par étapes

Remplissage aseptique

Cellules animales modifiées

génétiquement

Production d’un lot: 2-3 mois

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Décongélation d’une ampoule de la banque cellulaire

~ 6 cm

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Expansion de l’inoculum : spinner de 500 mL et bioréacteur de 25 L

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Expansion de l’inoculum : bioréacteurs de 120 L et 600 L

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Production du principe actif : bioréacteurs de 15’000 L

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Elimination des cellules par centrifugation

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Purification du principe actif: chromatographie et filtration

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Remplissage aseptique et inspection visuelle

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Conditionnement

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Les caractéristiques des médicaments biologiques (2/2)

Médicaments biologiques

• Population moléculaire très homogène et très reproductible

• Contrôle de qualité: analyse chimique standard

• Population moléculaire micro-hétérogène («formes variantes»), variations inter-lots

• Contrôle de qualité: combinaison d’analyses physico-chimiques et biologiques complexes

Médicaments chimiques

«Le procédé de production

définit le produit»

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Les formes variantes possibles d’un anticorps monoclonalPrincipales modifications post-traductionnelles (in vivo et in vitro)

pyro-E Glutamine ou glutamate èpyroglutamate

Déamidation: asparagine èaspartate, glutamine è glutamate

Oxidation: méthionine èmethionine sulfone

Glycation: addition de glucose oufructose

Glycosylation d’asparagine (N-), sérine (O-) et thréonine (O-)

Sialylation

K Elimination de la lysine en bout de chaîne

• Coupure protéolytique («clipping»)

• Aggrégation

• Structure 3D («refolding»)

D

O

G

Impact potentiel sur:• Activité biologique

(ADCC, CDC)• Immunogénicité• Stabilité in vitro• Temps de demi-vie in

vivo• Biodisponibilité

• Sécurité clinique• Efficacité clinique

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Développement des médicaments biosimilairesLes exigences réglementaires - principes

Données requises• Qualité

• Bioéquivalence

• Sécurité clinique

• Efficacité et tolérance cliniques

But: comparaison entre un médicament de référence

et un médicament déclaré comme biosimilaire*

*) “Médicament biologique similaire à un médicament de référence” (ANSM)

• Caractérisation physico-chimique et biologique extensive

• Etudes de biodisponibilité

• Etudes précliniques (toxicologiques)

• Etudes cliniques

• Caractérisation physico-chimique standard

• Etudes de biodisponibilité

Médicaments génériques (chimiques)

En général pas d’étude clinique

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Etudes cliniques

comparatives

Développement des médicaments biosimilairesLes principales étapes

In vivo (animal)• Toxicité• PC/PD• Immunogénicité

Pharmacologie

clinique

Etudes non-

cliniquesCaractérisation

Développement du procédé de production

Analyses physico-chimiques et biologiques

• Toxicité• PC/PD• Immunogénicité

• Dosage (Phase II)• Efficacité• Sécurité

~ 5 ans

• > 60 méthodes analytiques• 60 – 80 lots du médicament

de référence testés

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• Criblage de clones cellulaires (>> 100) • Optimisation des paramètres de

production (>> 100 tests)

Exemple d’analyse comparative physico-chimique et biologique d’un biosimilaire (infliximab) (1/2) *

Category Product quality attributes Analytical attributes Assessment

Physicochemical characterization

Primary structure

Molecular weightAmino acid sequenceTerminal sequenceMethionine oxidationDeamidationC-terminal and N-terminal variantsDisulfide linkage mapping

Intact mass in reducing/non-reducing conditionsPeptide mapping by LC-ESI-MS/MS using a combination of digestion enzymesPeptide mapping in non-reducing conditions

Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product

High-order structure Protein secondary and tertiary structure

Far- and near-UV CD spectroscopy, ITFHDX-MS, antibody conformational arrayDSC

Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product

Glycosylation

N-linked glycosylation site determinationN-glycan identificationN-glycan profile analysis

LC-ESI-MS/MSProcainamide labelling and LC-ESI-MS/MS2-AB labelling and HILIC-UPLC

Similar to reference productMinor differences were observed, but not clinically meaningfulSimilar in terms of:• %AfucoseC%HM and %Gal,• Percentage of charged glycans of SB2 is lower, but not clinically

meaningful

AggregationSoluble aggregates SEC-UV, SEC-MALLS/RI SV-AUC Slightly higher compared with reference product in HMW analysed by

SEC/UV, but SV-AUC and SEC-MALLS profiles of SB2 were similar to those of reference product

FragmentationLow molecular weight Non-reduced CE-SDS

Reduced CE-SDSSimilar to reference product

Charge heterogeneityAcidic variantsBasic variants

CEX-HPLC and icIEF Similar to reference productLower compared with reference product, but not clinically meaningful

Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group *) Vulto and Jaquez (2017), Rheumatology, 56, 14-29

Exemple d’analyse comparative physico-chimique et biologique d’un biosimilaire (infliximab) (2/2) *

Category Product quality attributes Analytical attributes Assessment

Biological characterization

Fab-related biological activity

TNF-α neutralization activityTNF-α binding activityApoptosis activityTransmembrane TNF-α binding assay

TNF-α neutralization assay by nuclear factor-κB reporter gene assayFRETCell-based assayFACS

Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product

Fc-related biological activity

FcRn bindingFcγRIIIa (V/V type) bindingADCC using healthy donor PBMCCDCC1q bindingFcγRIa bindingFcγRIIa bindingFcγRIIb bindingFcγRIIIb binding

AlphaScreen®SPRCell-based assayCell-based assayELISAFRETSPRSPRSPR

Similar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference productSimilar to reference product

Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group *) Vulto and Jaquez (2017), Rheumatology, 56, 14-29

Conclusion

• Médicament biologique: molécule très complexe (protéine) produite par des cultures – en bioréacteur - de cellules modifiées génétiquement

• Production d’un lot: 2-3 mois

• Principe actif: population moléculaire «micro-hétérogène» due à des modifications post-traductionnelles in vivo et in vitro è impact potentiel sur la sécurité et l’efficacité cliniques

• Médicament biosimilaire

• > 60 méthodes analytiques physico-chimiques et biologiques pour établir la comparabilité

• 60-80 lots du médicament de référence analysés

• Caractérisation souvent plus poussée que le médicament de référence (lors de son enregistrement)

• «Semblable mais pas totalement identique au médicament de référence» (ANSM)

Production des biosimilaires – T. STOLL- Copyright Merck Group

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