Le terapie basate su cellule e tessuti sono sempre più utilizzate per trattare molte malattie per le quali attualmente non sono disponibili altre opzioni di trattamento adeguate. Questi prodotti contengono cellule umane o animali che possono sostituire, rigenerare o aumentare le cellule, i tessuti o gli organi malati, disfunzionali o danneggiati di un ricevente. Le cellule o i tessuti possono essere non manipolati, o le loro caratteristiche biologiche possono essere alterate ex vivo prima della somministrazione del prodotto finale ai pazienti. Esempi di terapie cellulari vanno dalle tradizionali trasfusioni di sangue ai recenti approcci nei trapianti di cellule staminali autologhe e nei sostituti allogenici dei tessuti ingegnerizzati.
I componenti usati per fare un prodotto basato su cellule o tessuti possono variare notevolmente nelle loro fonti, complessità e processi produttivi. Poiché tali materiali possono influenzare profondamente l’espansione, la differenziazione e l’attività di un prodotto cellulare o tissutale elaborato, possono a loro volta avere un impatto significativo sugli attributi di qualità del prodotto finale. Inoltre, la complessità biologica di una terapia basata su cellule o tessuti preclude una completa caratterizzazione molecolare del prodotto finale. Garantire la qualità di una terapia basata su cellule o tessuti richiede quindi una valutazione rigorosa dei componenti utilizzati nella sua fabbricazione.
Esempi di terapie basate su cellule e tessuti: Nel marzo 2012, la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti ha approvato una domanda di licenza biologica (BLA) per un prodotto cellulare allogenico (derivato da un donatore) ingegnerizzato con tessuto chiamato Gintuit di Organogesis. Fatto di collagene bovino con cheratinociti umani coltivati e fibroblasti derivati dal prepuzio neonatale, il prodotto è un foglio cellulare utilizzato per il trattamento chirurgico delle condizioni della mucogenesi orale negli adulti.
Diversi prodotti a base di cellule staminali mesenchimali (MSC) o stromali hanno ricevuto l’approvazione in paesi al di fuori degli Stati Uniti nel 2012. Le autorità regolatorie in Canada e Nuova Zelanda hanno concesso l’autorizzazione alla commercializzazione di un prodotto chiamato Prochymal (Osiris Therapeutics) che consiste in MSC allogeniche derivate dal midollo osseo per il trattamento della malattia da trapianto resistente agli steroidi nei bambini. Due prodotti MSC sono approvati in Corea del Sud: un prodotto allogenico a base di MSC derivate dal sangue del cordone ombelicale (Cartistem) per il trattamento dell’artrite degenerativa, e un prodotto MSC derivato dal tessuto adiposo autologo (Cupistem) per il trattamento delle fistole anali nei pazienti con il morbo di Crohn.
Materiali componenti
Le materie prime per la produzione sono definite come i materiali di partenza, i reagenti e i solventi utilizzati nella fabbricazione di prodotti terapeutici. La qualità delle materie prime e dei componenti intermedi di fabbricazione è valutata criticamente dalle autorità di regolamentazione. Qualificare la fornitura di componenti di produzione complessi necessari per i prodotti di terapia cellulare può essere difficile. Alcuni componenti possono essere inizialmente sviluppati solo per uso di ricerca, quindi il loro uso nella produzione richiederebbe ulteriori test di qualità oltre a quelli che i fornitori possono fornire come parte dei loro certificati di analisi (CoA). L’uso di componenti che rispettano i requisiti del sistema di qualità farmaceutico fornisce garanzie ai produttori di prodotti cellulari e permette alle agenzie di regolamentazione di concentrarsi sulla valutazione della qualità dei prodotti terapeutici.
I materiali ausiliari (AM) – noti anche come prodotti ausiliari, reagenti ausiliari e reagenti di processo – sono materie prime che non sono destinate ad essere presenti in un prodotto finale ma sono di fondamentale importanza nella sua produzione. Gli AM per le terapie basate su cellule e tessuti includono derivati del siero, antibiotici, citochine, fattori di crescita, mezzi di coltura, anticorpi ed enzimi. Molti AM sono usati per promuovere la crescita e la sopravvivenza di certe popolazioni di cellule e quindi possono avere effetti profondi e duraturi su un prodotto cellulare. Poiché molti AM sono essi stessi materiali biologici complessi, i loro attributi di qualità possono essere difficili da valutare. Le preoccupazioni circa le qualifiche delle materie prime sono state amplificate di recente dai problemi della catena di approvvigionamento mondiale, come i casi di sciroppo per la tosse intenzionalmente adulterato, eparina e latte artificiale (1). Quindi è necessario scrutare attentamente tutti i materiali usati per fare terapie cellulari e prevenire così l’introduzione di agenti avventizi e impurità tossiche, garantendo la sicurezza finale, l’efficacia e la consistenza di un prodotto cellulare finale.
La US Pharmacopeial Convention (USP) è un’organizzazione scientifica senza scopo di lucro che sviluppa test standard per l’identità, la forza, la qualità e la purezza dei farmaci e dei loro ingredienti. Gli standard USP si presentano sotto forma di monografie, capitoli generali e avvisi generali pubblicati nei suoi compendi: la United States Pharmacopeia e il National Formulary (USP-NF). L’organizzazione fornisce anche materiali di riferimento chimici e biologici conosciuti come standard di riferimento USP (RS). Una volta che questi diventano componenti di monografie applicabili o altri standard compendiali, sono usati dai produttori per dimostrare in modo conclusivo la conformità a tali standard.
Tutti gli standard USP – sia documentari che materiali di riferimento chiamati per l’uso come componente di una monografia – devono essere ritenuti idonei da un comitato di esperti USP appropriato. Con l’uso crescente di terapie basate su cellule e tessuti, USP continua a sviluppare più standard compendiali per la qualificazione dei loro AM. In definitiva, le garanzie sulla qualità delle AM sono fondamentali per le terapie a base di cellule per soddisfare i requisiti di conformità. Le disposizioni sull’adulterazione e l’errata marcatura del Federal Food, Drug, and Cosmetic Act (FDCA) degli Stati Uniti incorporano per riferimento molti standard USP-NF, in particolare quelli riguardanti l’identità, la forza (potenza), la qualità e la purezza. Ma USP non è responsabile dell’applicazione di nessuno dei suoi standard. Tale applicazione è responsabilità della FDA e di altre autorità governative negli Stati Uniti e altrove.
Regolamenti e orientamenti
Nessun regolamento AM esiste attualmente tra i quadri normativi del mondo. Una guida generale sui componenti e le materie prime (incluse le AM) è comunque disponibile da diverse fonti: la FDA, la Conferenza internazionale sull’armonizzazione dei requisiti tecnici per la registrazione dei prodotti farmaceutici per uso umano (ICH) e l’Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO). Tuttavia, i loro documenti guida forniscono dettagli limitati su come i produttori possono sviluppare ed eseguire i programmi di qualificazione AM. Come descritto nelle attuali norme di buona pratica di fabbricazione (CGMP) per i prodotti farmaceutici finiti delineati nel Codice dei regolamenti federali (CFR) degli Stati Uniti, parti 210 e 211, le AM possono anche essere analoghe a componenti e contenitori a contatto con il prodotto (2, 3). Le AM sono anche considerate “forniture e reagenti” come definito dal 21 CFR Parte 1271 (4). Quindi la FDA regola i prodotti basati su cellule e tessuti come prodotti 361 (“minimamente manipolati”) o 351 (“più che minimamente manipolati”).
Con i prodotti 361 minimamente manipolati, non è richiesta la presentazione di una nuova richiesta di farmaco (NDA) o BLA per l’ingresso sul mercato. Tuttavia, tali prodotti devono essere conformi alle attuali buone pratiche dei tessuti (CGTP), che assicurano un adeguato screening, identificazione e test dei tessuti e dei donatori per prevenire l’introduzione e la trasmissione di malattie trasmissibili. Gli AM utilizzati per 361 prodotti non devono essere valutati prospetticamente per la qualità. Tuttavia, le strutture utilizzate per produrre tali prodotti sono ispezionate per la conformità alle CGTP, e i registri e le specifiche relative alle AM sono valutati durante le ispezioni.
La commercializzazione di cellule umane, tessuti e prodotti basati su cellule o tessuti (HCT/Ps) che sono “più che minimamente manipolati” richiede l’adesione a regolamenti più complessi. Questi prodotti richiedono il rispetto sia delle CGTP che delle CGMP; gli sponsor devono presentare sia un IND che una BLA. Inoltre, la valutazione prospettica della qualità AM avviene durante la revisione IND, l’ispezione pre- BLA e l’ispezione GMP. La valutazione della qualità AM per i prodotti 351 è più dettagliata a causa dei requisiti FDA specifici per le AM di origine umana e animale. Robusti programmi di qualificazione, test di identità e dimostrazione della rimozione delle AM sono solo alcuni degli elementi critici utilizzati per valutare questi prodotti.
Oltre alle linee guida che si applicano specificamente agli HCT/Ps, una serie di linee guida normative generali per i prodotti farmaceutici finiti si applicano anche ai prodotti cellulari e tissutali. Insieme alle linee guida di qualità ICH Q7 e Q10, una guida della FDA del 2006 descrive modelli di sistemi di qualità per l’esame di qualsiasi materiale che entra in contatto con un prodotto terapeutico – incluse le AM (5, 6). L’obiettivo di tali valutazioni è quello di garantire che i fornitori forniscano materiali che soddisfino le specifiche e che i produttori di prodotti farmaceutici abbiano processi in atto per il controllo delle attività esternalizzate e la qualità dei materiali acquistati. Questo include la selezione dei fornitori e il monitoraggio dei materiali in entrata. La maggior parte degli enti normativi concorda sulla necessità di costruire sistemi farmaceutici forti per sviluppare, valutare, documentare e monitorare processi e attività. Tuttavia, pochi regolamenti specificano gli strumenti per consentire la qualificazione AM.
Considerazioni sul produttore
A differenza della maggior parte dei prodotti farmaceutici in piccole molecole e di molti farmaci biologici, le terapie basate su cellule e tessuti di solito sono prodotte in ambienti di produzione unici che includono attrezzature e processi per la coltivazione, il test e il confezionamento di cellule vive. Il passo iniziale nello sviluppo di una terapia cellulare richiede la raccolta di materiali da donatori umani – tipicamente in un ambiente clinico. I materiali raccolti vengono poi manipolati e/o elaborati in un ambiente GMP prima di essere somministrati ai pazienti, anch’essi tipicamente in un ambiente clinico.
La caratterizzazione delle terapie cellulari differisce tipicamente da quella dei prodotti farmaceutici tradizionali. I metodi di purificazione del prodotto per i farmaci tradizionali a piccole molecole sono altamente sofisticati e spesso convalidati per dimostrare che nel prodotto finale non è presente altro che l’ingrediente farmaceutico attivo (API) desiderato e gli eccipienti. La complessità biologica delle terapie basate su cellule e tessuti preclude tale caratterizzazione molecolare definitiva. I processi unici con cui tali terapie sono fatte e testate sottolineano la necessità di un’attenta qualificazione della produzione di tutti i componenti. Altre considerazioni critiche includono l’ambiente di produzione, la variabilità dell’operatore e le attrezzature di produzione. In definitiva, un approccio ai sistemi di qualità può essere applicato a ogni componente del prodotto cellulare, alla variazione del processo, alla tracciabilità delle materie prime, ai test ambientali per gli ambienti di camera bianca e molto altro ancora.
Un’altra grande differenza tra i prodotti di terapia cellulare e i farmaci tradizionali è il numero e la complessità delle materie prime utilizzate nella produzione del prodotto finale. Lo sviluppo di terapie cellulari richiede spesso un numero maggiore di materie prime complesse rispetto ai prodotti farmaceutici ottenuti per sintesi chimica. Quindi è importante per un produttore determinare quali componenti sono più critici per la qualità. Quando vengono aggiunte durante la produzione del prodotto cellulare, alcune materie prime (ad esempio, le AM come le citochine e i fattori di crescita) possono influenzare la crescita, la differenziazione o la funzione delle cellule. Qualsiasi variabilità nella qualità AM può influenzare la qualità di un prodotto finale di terapia cellulare. Quindi, nelle valutazioni delle esigenze di qualificazione, le AM sono considerate componenti più critiche di una materia prima che non gioca un ruolo nella crescita, differenziazione o funzione delle cellule.
Come mostra la Figura 1, possono essere prese diverse misure per aiutare a garantire la qualità delle cellule durante le diverse fasi di sviluppo e produzione del prodotto. Quando un produttore presenta un dossier di un prodotto di terapia cellulare per l’approvazione normativa, un’agenzia normativa può richiedere informazioni sulla qualificazione delle AM utilizzate nella realizzazione del prodotto finale. Se il produttore non ha qualificato le AM in tutto il suo processo di sviluppo, allora potrebbe aver bisogno di chiedere informazioni al fornitore AM sul proprio programma di qualificazione. Se tali informazioni sono limitate o non disponibili, allora il processo di approvazione normativa potrebbe essere ostacolato in modo significativo.
La natura del processo di produzione di una AM è una considerazione chiave per i produttori di prodotti cellulari. Alcuni AM possono effettivamente essere prodotti farmaceutici approvati di per sé. L’eparina e l’insulina, per esempio, sono disponibili come materiali di grado GMP e spesso utilizzati nella produzione di prodotti cellulari. Ma gli utenti finali devono ancora determinare se le AM di grado farmaceutico dimostrano attributi di qualità adeguati al loro uso nella produzione di prodotti cellulari. Inoltre, i farmaci spesso usano stabilizzatori o altri additivi che non sono desiderati nella cultura cellulare.
Approccio basato sul rischio per i materiali ausiliari (AM)
Tier 1: Materiali a basso rischio e altamente qualificati con un uso previsto come farmaci terapeutici o biologici, dispositivi medici o materiali impiantabili
Tier 2: Materiali a basso rischio e ben caratterizzati con un uso previsto come AM, prodotti in conformità alle GMP
Tier 3: Materiali a rischio moderato non destinati all’uso come AM (spesso prodotti per uso diagnostico in vitro o materiali di grado reagente)
Tier 4: Materiali ad alto rischio, quelli non prodotti in conformità alle CGMP e non destinati all’uso nella produzione di cellule
Nella valutazione dei rischi associati all’uso delle AM durante lo sviluppo della terapia cellulare, i produttori dovrebbero soppesare i vantaggi dell’uso di materiali qualificati (ad es.g., materiale di grado USP) all’inizio dello sviluppo del prodotto. L’introduzione di materiali ben qualificati all’inizio dello sviluppo ridurrà il rischio eliminando la necessità di cambiare i fornitori più avanti nel ciclo di vita del prodotto. Poiché i prodotti basati su cellule e tessuti possono persistere o propagarsi nei pazienti molto tempo dopo la somministrazione, è un obiettivo ragionevole che tutti i materiali a contatto con il prodotto siano adeguatamente testati o qualificati in tutte le fasi dello sviluppo del prodotto.
Gli standard USP come strumenti
Una panoramica dei materiali ausiliari: Come descritto in precedenza, la qualificazione delle terapie a base di cellule comporta sfide uniche. Il capitolo generale di USP fornisce informazioni sulle buone pratiche per superare queste sfide nella produzione, caratterizzazione e test delle HCT/Ps (7). Il capitolo discute anche il potenziale impatto delle AM sulla qualità del prodotto finale.
Il capitolo generale informativo dell’USP è un altro strumento disponibile per i produttori interessati a sviluppare programmi di qualificazione AM appropriati (8). Questo capitolo discute ciò che i programmi di qualificazione per i materiali ausiliari dovrebbero affrontare: variabilità da lotto a lotto e da fornitore a fornitore, tracciabilità, idoneità all’uso, impatto sulla qualità e la sicurezza dei prodotti finiti e altri parametri critici. Descrive i componenti critici dell’identificazione, che includono il materiale di partenza, la concentrazione d’uso, i test per l’identificazione e le fasi di produzione. Il capitolo descrive l’importanza della selezione AM nella fase iniziale dello sviluppo, così come la valutazione microbiologica e la valutazione del rischio con prodotti a base animale (ad esempio, quelli associati alle encefalopatie spongiformi trasmissibili). Il capitolo è attualmente in fase di revisione per incorporare più informazioni di potenziale utilità per i produttori.
Come mostra il riquadro “Approccio basato sul rischio”, il capitolo generale sottolinea l’importanza della corretta selezione AM e descrive quattro categorie basate sul rischio per classificare i materiali critici. Il livello 1 include materiali a basso rischio e altamente qualificati come i prodotti farmaceutici approvati (ad esempio, eparina di grado farmaceutico). I materiali di livello 2 sono materiali a basso rischio e ben caratterizzati destinati all’uso come AM. Il livello 3 comprende materiali a rischio moderato, spesso non destinati all’uso come AM (ad esempio, materiali di grado reagente utilizzati in altre applicazioni o industrie). I materiali ad alto rischio sono classificati come Livello 4. Non sono prodotti in conformità alle CGMP o destinati ad essere utilizzati nella produzione di terapie cellulari. Sulla base di queste categorie, le aziende possono ideare attività di qualificazione o di riduzione del rischio per i loro AM. La tabella 1 fornisce un esempio di AM di livello 1, elencando i loro usi nella produzione e proponendo attività di qualificazione o di riduzione del rischio.
Tabella 1:
La tabella 2 fornisce un dettaglio ancora maggiore per i livelli di qualificazione e descrive gli approcci di riduzione del rischio che devono avere luogo una volta che una valutazione del rischio è completa e i componenti critici sono identificati. Man mano che i prodotti di terapia cellulare si spostano dal livello di rischio più basso a quello più alto, la quantità di lavoro associato alla loro valutazione e riduzione del rischio aumenta. In particolare, quando le AM sono derivate da fonti umane o animali, la tracciabilità e il controllo degli agenti avventizi sono elementi critici nella riduzione del rischio, e la mitigazione di alcuni elementi chiave deve essere affrontata.
Tabella 2:
Approccio dell’USP agli standard AM: Basandosi sulle informazioni generali del capitolo , altri capitoli generali di USP-NF forniscono maggiori dettagli sulla conduzione di prove di attributi di qualità associati a specifici tipi di prodotti AM utilizzati in applicazioni di produzione di celle. Tali capitoli includono , , , e (9,-14). Le specifiche dei test in questi capitoli si basano sulla coerenza del processo di produzione AM e sui metodi di test convalidati. Inoltre, USP fornisce RS fisici che possono essere utilizzati dai produttori per testare i loro prodotti e AM secondo gli standard documentali USP. Questi RS possono essere preziosi per lo sviluppo di metodi per rilevare i residui di AM nei prodotti finali.
Prossimo workshop
Il 7-8 novembre 2013, l’USP e la Società internazionale di terapia cellulare (ISCT) ospiteranno un workshop a Rockville, MD: Cell and Tissue-based Regenerative Medicine Products: From Characterization to Compendial Assays. Riunirà le principali parti interessate dell’industria, del mondo accademico e del governo per identificare le opportunità e le sfide nella definizione dei saggi di caratterizzazione per i prodotti basati su cellule e tessuti, nonché per stabilire le priorità e identificare i saggi pronti per l’inclusione nel Formulario Nazionale della Farmacopea degli Stati Uniti. Per i dettagli sul workshop e la registrazione, andare online a http://uspgo.to/cell-tissue.
L’uso di AM di origine animale è scoraggiato nella produzione di terapie per uso umano, non solo a causa di un rischio di trasmissione di malattie animali-umane, ma anche per il potenziale di reazioni immunogeniche alle proteine animali. Quest’ultima è una grande preoccupazione quando i prodotti sono usati in regimi di dosi ripetute. In assenza di un’alternativa adeguata alle AM di origine animale, come il siero fetale bovino (FBS), gli sviluppatori di prodotti cellulari devono utilizzare materiali che sono stati valutati utilizzando programmi di qualificazione forti per soddisfare le specifiche di prova accettabili. I capitoli generali USP e forniscono strumenti preziosi per affrontare gli approcci di tracciabilità e le strategie di qualificazione, rispettivamente, mentre il capitolo fornisce strumenti per valutare gli attributi di qualità critici per un materiale come l’FBS. La criticità degli attributi di qualità AM può dipendere dall’applicazione per la quale viene utilizzata una AM. L’USP sta sviluppando procedure di test standard e materiali di riferimento per un certo numero di fattori di crescita ricombinanti e citochine che sono comunemente usati nella produzione di colture cellulari: per esempio, interleuchina-4 (IL-4), fattore stimolante la colonia dei granulociti-macrofagi (GM-CSF), fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-a), e fattori di crescita FGF2 ed EGF. Il capitolo generale USP affronta alcune citochine e fattori di crescita (IL-4 e FGF2) e ne includerà altri nelle revisioni future. L’USP RS per IL-4 è stato sviluppato in uno studio collaborativo multilaboratorio volto ad assegnare al materiale RS un’attività specifica utilizzando un test basato su cellule. Le unità sono state calibrate rispetto a uno standard internazionale esistente dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) per l’IL-4. L’utilizzo di materiale calibrato rispetto allo standard USP può aiutare un’azienda a garantire la coerenza del processo e a utilizzare la giusta quantità di materiale per ogni applicazione di coltura cellulare. Inoltre, utilizzando il test descritto dall’USP dove è specificato in uno standard compendiale applicabile, gli utenti saranno anche sicuri dell’identità di un materiale.
Fonti multiple di informazioni
Come cresce la nostra comprensione di malattie e disturbi complessi, la ricerca di modi migliori per affrontarli continuerà. Un corpo di ricerca in espansione sulle terapie basate su cellule e tessuti sta aprendo la strada a nuovi prodotti terapeutici. Data la gamma di tali trattamenti disponibili oggi, le considerazioni sulla qualità devono prendere in considerazione la qualificazione delle materie prime che entrano nella loro realizzazione – in particolare, le AM che influenzano la crescita cellulare ma non sono destinate ad essere presenti in un prodotto terapeutico finale. Sebbene la guida normativa offra attualmente ai produttori una panoramica delle migliori pratiche relative alla qualificazione dei prodotti basati su cellule e tessuti e dei loro componenti, l’USP fornisce anche strumenti per la progettazione e lo sviluppo di programmi di qualificazione che riguardano specificamente i materiali ausiliari.
Dettagli dell’autore
L’autore corrispondente Fouad Atouf, PhD, è direttore di biologia e biotecnologia presso la US Pharmacopeial Convention, 12601 Twinbrook Parkway, Rockville, MD 20852-1790; [email protected]; www.usp.org. Nicole M. Provost, PhD, è un consulente di biotecnologia e membro del comitato di esperti per i biologici e le monografie biotecnologiche 2 di USP; e Felicia M. Rosenthal, MD, MBA, è amministratore delegato di CellGenix GmbH, a Friburgo, Germania.