Módulo 12: Producción de vacunas PDF

Objetivos • Describir lo que es una vacuna y su funcionamiento • Repasar conceptos de la enfermedad infecciosa para relacionarlos con la lógica detrás de la confección de vacunas. • Explicar qué componentes tienen las vacunas • Explicar el esquema general de bioprocesos para el desarrollo de vacuna...

Objetivos • Describir lo que es una vacuna y su funcionamiento • Repasar conceptos de la enfermedad infecciosa para relacionarlos con la lógica detrás de la confección de vacunas. • Explicar qué componentes tienen las vacunas • Explicar el esquema general de bioprocesos para el desarrollo de vacunas 2 Descripción del tema • Existen diferentes bioprocesos a nivel comercial. En este curso el enfoque ha sido los bioprocesos relacinados con la generación de proteínas terapéuticas, o de biofármacos. En este último módulo del curso, se estará presentandola generación de un producto con finalidad médica también, que, aunque comparte aspectos con bioprocesos de generación de proteínas terapéuticas, tiene aspectos unos diferentes. • Ese es el caso de la generación de vacunas • Las vacunas no son productos nuevos. Sin embargo, su generación y por ende, los bioprocesos que se utilizan para su confección, han cambiado con los años. Aunque varios aspectos relacionados a la producción de este tipo de productos son exactamente iguales o muy similares a los que ya hemos visto en el curso. 3 Las vacunas y su producción • Las compañías que generan vacunas tienen un proceso de R & D en el que parte del personal que participa es experto en ese aspecto. • Este tipo de productos se parecen un poco en términos de producción a las proteínas terapéuticas, aunque hay diferencias entre ambos productos. 4 ¿Qué aspectos entiende son similares o iguales en los bioprocesos de generación de vacunas y en los que se usan para generar biofármacos? 5 Para entender un poco mejor la producción de vacunas, hay que tener una idea de cómo es que las vacunas funcionan • Y para poder entenderlo hay que repasar aspectos claves de las enfermedades y de cómo nuestro sistema inmunológico las combate para protegernos 6 Las vacunas son principalmente generadas para prevenir enfermedades infecciosas Una enfermedad infecciosa es aquella que es causada por un microorganismo y que es transmisible entre personas de forma directa o indirecta En la etapa infecciosa las enfermedades se transmiten entre personas y eso es una de las cosas que se busca evitar con una vacuna 7 ¿Cuáles son los microorganismos y entes infecciosos máscomunes? Bacterias Virus Hongos Parásitos Priones/otras partículas acelulares La mayor parte de las infecciones humanas son causadas por bacterias y virus, por ello la mayor parte de las vacunas se generan para prevenir las enfermedades causadas por ambos tipos de microorganismos 8 Entrar al cuerpo (portal de entrada) Para entender la lógica de una vacuna, hay que entender entre otras cosas, cómo es el desarrollo de una enfermedad infecciosa: Para que una enfermedad de esta naturaleza ocurra, un patógeno necesita: Evadir defensas inmunológicas iniciales Llegar a zona donde puede colonizar y hacer su ambiente idóneo Establecimiento en esa zona Reproducción acelerada Secreción de enzimas dañinas y toxinas en la zona infectada 9 Y también debemos por lo menos tener una idea de cómo trabaja nuestro sistema inmunológico contra las infecciones • El sistema inmunológico es el conjunto de células, tejidos y órganos que trabajan en conjunto para protegernos contra patógenos y materiales extraños. • Tiene dos grandes divisiones: • Innata • Componentes que están funcionales desde que nacemos • Adquirida • Componentes con los que nacemos pero que requieren desarrollo y activación a lo largo de nuestro crecimiento • Son los que fomentan memoria inmunológica 10 Acciones generales del Sistema inmunológico • Evita que entren microorganismos a nuestro cuerpo (Defensas primarias) • Evita que un microorganismo patógeno llegue a una zona específica del cuerpo y se disemine por el cuerpo (Defensas secundarias) • Elimina el patógeno y evita que vuelva a ocasionar daños en el futuro (Defensas terciarias) 11 Nuestro Sistema inmunológico aprende de las infecciones Cuando se enfrenta a un patógeno, si lo vence, recuerda cómo afrontarlo para nuevas veces y fomenta un estado de Inmunidad: que es estar protegido de algo y no ser afectado por eso Una vez recuperada, una persona queda inmune a ese patógeno (siempre que sea idéntico al que causó la infección) y tiene mayor protección para futuras exposiciones contra el mismo patógeno 12 Entonces qué hacen las vacunas Estimulan el proceso de la respuesta inmunológica, pero sin la exposición al patógeno real, al exponer a la persona a alguna parte del patógeno o al mismo patógeno, pero debilitado, de manera que estimule al sistema inmunológico como si se estuviera enfrentando al patógeno real, y promoviendo que genere memoria Las vacunas son una forma debilitada de un patógeno o una preparación que contiene una estructura particular del patógeno que se supone estimula al sistema inmunológico a actuar y crear memoria inmunológica, pero sin que se genere la enfermedad real 13 Algo importante para recordar o tener en cuenta es que: • Las vacunas no tienen un fin terapéutico, sino más bien un objetivo profiláctico o preventivo • Ya que una persona está con la enfermedad, la vacuna no será efectiva. • La vacuna promueve un estado de protección inmunológica para que los individuos tengan menores riesgos de infectarse o de padecer de las condiciones severas de una enfermedad infecciosa dada 14 Vacunación Estimular el Sistema inmunológico para fomentar la generación de memoria inmunológica contra un ente microbiano en específico sin que se genere la enfermedad Meta PROMOVER INMUNIZACIÓN SIN GENERAR ENFERMEDAD NI DAÑOS AL ORGANISMO GENERAR INMUNIDAD A LARGO PLAZO EVITAR QUE UNA ENFERMEDAD SE DISEMINE POR LA POBLACIÓN 15 Producción de vacunas • Como todo producto de naturaleza médica tiene que pasar por un escrutinio estricto a la hora de su evaluación • Proceso de desarrollo • Fases in vitro • Fase pre-clínica • Fases clínicas 16 Composición de las vacunas Las vacunas tienen: • Antígenos • Son las moléculas del patógeno que estimulan la respuesta inmunológica • Adyuvantes • Sustancias que estimulan células inmunológicas • Agentes conservantes o preservativos • Como todo medicamento o alimento procesado para evitar que se deterioren con el tiempo 17 • Excipientes especiales • Para que el cuerpo los tolere mejor una vez recibe el productos lo mismo que pasa con medicamentos Hay distintos tipos de vacunas Tipos de vacuna Propiedades principales Vivas pero atenuadas El ente patogénico está vivo, pero su virulencia es baja. Se logra bajar la virulencia al usar alguna sustancia que debilita el patógeno. Inactivadas Se expone el ente patógeno vivo, pero sin la capacidad virulenta ya que está inactivo o muerto. Toxoides Son toxinas que se han inactivado por alta temperatura y que ni generan la enfermedad. Fracciones sub-celulares Contienen una parte del organismo patógeno que promueve inmunogenicidad, pero no hay virulencia como tal. Conjugadas El antígeno está unido a una molécula especial que hace más inmunogénica la preparación Modificadas genéticamente Contienen la información para expresar el antígeno una vez dentro de una célula, pero no el patógeno Proceso de producción de las vacunas Es un proceso que se parece al de las proteínas terapéuticas, tal como se ha presnetado durante el semestre en el curso. Requiere buena planificación, investigación, estudios preclínicos, estudios clínicos y biomanufactura especializada, así como evaluación minuciosa de las agencias reguladoras. Sin embargo, por la naturaleza de las mismas hay unas diferencias en el proceso. A continuación se va a resumir esos aspectos operacionales en su generación 19 Lo primero que hay que enfatizar es que hay distintos tipos de vacunas y eso es lo que precsamente hará distintas algunas de las operaciones de la manufactura • Usualmente las diferencias mayores se dan en “upstream” • Por la manera en la que hay que preparar el antígeno del patógeno blanco (“target organism”) contra el que se quiere generar la misma • Si las vacunas son contra virus entonces se requiere el uso de cultivos celulares para poder lograr replicar al virus y entonces obtener las moléculas deseadas del mismo para ser usadas como antígenos en la vacuna • Pero otra vez, todo depende de la lógica de la vacuna • Hay vacunas como la de la hepatitis B que su producción es bien parecida a las proteínas terapéuticas porque se hacen con manipulaciones recombinantes, pero hay otras cuyos formatos requieren de procesos específicos en las fases de preparación en “upstream” 20 En resumen, un proceso de producción de vacunas requiere estas cuatro etapas a nivel de manufactura • Cultivos Celulares y Microbianos: • Ambos tipos de bioprocesos a menudo involucran el cultivo de células o microorganismos, como bacterias, levaduras o células de mamíferos, para la producción de componentes esenciales de las vacunas. • Fermentación o Cultivo celular: • En muchos casos, la producción a gran escala de vacunas implica el cultivo de células o microorganismos en tanques biorreactores. Este es un proceso crucial para la multiplicación de células y la síntesis de los componentes deseados. • Requiere un medio adecuado para las células hospederas (cuando son virales) o para los microorganismos de interés • Purificación: • En la fabricación de vacunas, los procesos ”downstream”, en especial la purificación es una etapa esencial. Los componentes activos de la vacuna deben separarse de los otros productos celulares o subproductos considerados desechos para obtener un producto final puro y eficaz. • Se usan filtraciones y cromatografías • Terminación: • Se utilizan excipientes para estabilizar la preparación y para estimular el sistema inmunológico de forma efectiva. Además, de los que ayudan a preservar la preparación. Usualmente las vacunas se llenan de forma este2ril en a2reas limpias o se liofilizan y se colocan en viales estériles. 21 En los procesos de verificación de este tipo de producto es importante lo mismo que se ha visto para otros productos: • Validación y Cumplimiento Normativo: • • Desarrollo de Medios de Cultivo: • • El desarrollo de medios de cultivo optimizados es crucial para mejorar la productividad y eficiencia en la producción de tanto biofármacos como vacunas. La optimización de las condiciones de cultivo es un área de enfoque común. Control de Procesos: • • Tanto los biofármacos como las vacunas están sujetos a regulaciones estrictas y normativas, como las Buenas Prácticas de Manufactura (GMP), para garantizar la calidad, seguridad y eficacia del producto final. La validación de procesos y la documentación son fundamentales en ambos casos. Ambos bioprocesos requieren un control riguroso de las condiciones de cultivo, la concentración de nutrientes, la temperatura y otros parámetros para garantizar la reproducibilidad y consistencia del producto final. Evaluación de la Eficacia: • Tanto en la producción de biofármacos como de vacunas, se realizan pruebas exhaustivas para evaluar la eficacia del producto final. Esto puede incluir ensayos de potencia, pureza y seguridad. 22 Como es el caso de los medicamentos, la efectividad de las vacunas es algo que se continúa evaluando aun luego de su aprobación La FDA establece los procesos de evaluación previo a autorización, que son similares a la de las proteínas terapéuticas Luego, si se aprueba, entonces pasa a su manufactura, pero sigue monitoreando la efectividad y seguridad a largo plazo En situaciones definidas como de emergencias nacionales, las vacunas pueden autorizarse a administrarse antes del periodo regulatorio típico, pero eso requiere unos cambios en las etapas de ensayos clínicos 23 Entre esas exigencias adicionales: • Se requiere un aumento significativo en el número de participantes de las fases clínicas y una evaluación más minuciosa de toda la data que se recopila en cada una de ellas (Fase 1, Fase 2 y Fase 3). 24 Referencias • Gupta, V. K., Singh, B. N., Gathergood, N., & Molina, G. (Eds.). (2020). Bioprocessing for biomolecules production. John Wiley & Sons, Incorporated • https://ebookcentral.proquest.com/lib/inter/detail.action?docID=5969000 25 Este es el último módulo del curso • Ahora corresponde que se preparen para el examen final y que entreguen los foros, asignaciones que queden pendientes antes de la fecha final 26