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Farmaci biotech: la guida definitiva per il paziente.

I FARMACI DEL FUTURO.

Nel 1919, l’ingegnere agronomo Karl Ereky predisse un’era in cui la biologia sarebbe stata utilizzata per trasformare le materie prime in prodotti utili (farmaci) e coniò il termine biotecnologie per descrivere la fusione tra la biologia e la tecnologia.

La rivoluzione biotech in medicina è iniziata negli anni ottanta. Nel 1982, tramite l’introduzione del gene codificante l’insulina in Escherichia coli, si cominciarono a produrre i primi farmaci biotecnologico, che hanno rivoluzionato la cura di milioni di diabetici.

I farmaci biotecnologici, oltre a rappresentare il futuro delle terapie, rappresentano ad oggi il 20% di quelli in commercio e il 50% di quelli in sviluppo, costituendo in molti casi l’unica possibilità di cura per patologie rilevanti e diffuse come l’anemia, la fibrosi cistica, l’emofilia, la leucemia, alcune forme di tumore e diverse malattie rare, per lo più di origine genetica.

Qual è la differenza tra i farmaci biotecnologici e i farmaci tradizionali?

I farmaci biotecnologici spesso chiamati biofarmaci si ottengono a partire da una sostanza prodotta o estratta da una sorgente biologica, quindi, sono quasi esclusivamente proteine.

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Il principio attivo viene ottenuto tramite diversi procedimenti biotecnologici che possiamo riassumere con il termine: tecnologie del DNA ricombinante.

I farmaci tradizionali, invece, sono ottenuti da molecole e reagenti chimici standard, quindi, da materiale non vivente, tramite reazioni di chimica organica standardizzate ed industrializzate. Un’altra caratteristica differenziale è il diverso peso molecolare che riflette la diversa complessità strutturale (decine di migliaia di Dalton per i farmaci biotech e centinaia di Dalton per i farmaci tradizionali).

Nella tabella puoi trovare alcuni esempi.

Nome del farmaco Peso molecolare (in Dalton)
Farmaci tradizionali Acido acetil salicilico 180
Paracetamolo 151
Simvastatina 419
Farmaci biotecnologici Interferone-a 19.000
Eritropoietina alfa 30.400
Rituximab 145.000

La produzione dei farmaci biotech è molto diversa da quella dei farmaci chimici tradizionali. Se i farmaci tradizionali vengono prodotti per sintesi chimica, quelli biotech presentano numerosi aspetti di eterogeneità legati alla cellula ospite utilizzata, nonché alle condizioni di crescita e fermentazione e alle metodiche di purificazione del prodotto finale.

Un’altra differenza è che, molto spesso, i farmaci biotecnologici richiedono, per la loro caratterizzazione e vendita, non solo una serie di esami chimico-fisico-biologici, ma anche indicazioni sul processo di produzione. In pratica, il processo produttivo determina l’unicità del prodotto, quindi, la stessa molecola ottenuta da aziende diverse può presentare modificazioni strutturali significative e di conseguenza differenti caratteristiche di sicurezza ed efficacia.

Quali sono i farmaci di origine biotecnologica utilizzati in terapia?

Proteine ricombinanti: sono proteine ottenute da trascrizione e traduzione di un frammento di DNA, codificante la proteina di interesse, clonato in vettori di espressione (elementi di DNA circolare) e inseriti (trasformazione o transfezione) all’interno di un organismo ospite. I principali ospiti sono: E. coli (un batterio presente anche nel tratto intestinale dell’uomo), Saccharomyces cerevisiae (un lievito simile a quelli usati per fare il pane) o ancora cellule di Drosophila (moscerino della frutta) e di Chinese hamster ovary (cellule di criceto cinese).

L’esempio più rappresentativo di questo tipo di farmaci è l’insulina. Una volta veniva estratta dal pancreas dei maiali con costi molto elevati, oggi, invece, l’insulina che viene usata è quella umana.

Produrre una proteina di un mammifero in un organismo batterico non può, però, essere sempre fattibile. Può funzionare con una piccola proteina come l’insulina, ma molte altre proteine umane necessitano, per essere attive, di alcune modifiche dette post-traduzionali, che un batterio non è in grado di mimare. Per questo motivo, molto spesso, vengono utilizzate cellule molto più complesse, come cellule di mammifero, perché essendo intimamente simile alle cellule umane possono produrre proteine di elevata complessità.

L’inconveniente delle cellule di mammifero, rispetto ad un batterio, è la minore produzione di proteina e la maggiore complessità nelle tecniche di coltivazione e di purificazione.

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Chiaramente, tutto questo causa un incremento dei costi delle proteine ricombinanti e dei conseguenti farmaci.

Somatotropina: nota anche come ormone della crescita, è un ormone peptidico dell’adenoipofisi. La sua funzione principale è di stimolare lo sviluppo dell’organismo umano promuovendo l’accrescimento e la divisione mitotica delle cellule di quasi tutti i tessuti.

Esistono diverse aziende farmaceutiche che lo producono con diversi marchi (Saizem, Nutropin, Humatrope). È impiegato clinicamente per il trattamento della patologie caratterizzate da deficit di ormone della crescita nei bambini e negli adulti. Più precisamente, nei bambini è utilizzato nel nanismo ipofisario. Negli adulti, invece, è impiegato nella terapia sostitutiva in pazienti con deficit di ormone della crescita congenito o secondario a patologie ipotalamiche o ipofisarie.

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Eritropoietina: probabilmente il fattore di crescita più conosciuto, è un ormone glicoproteico prodotto negli esseri umani dai reni, che ha come funzione principale la regolazione dell’eritropoiesi (produzione di glubuli rossi). Viene commercializzata con diversi marchi (Procrit, Epogen, Eprex) ed è prevalentemente utilizzata nei casi di anemia con insufficienza renale cronica e con anemia causata dalla chemioterapia in certi malati di cancro.

Citochine: sono molecole che attivano il sistema immunitario, regolano la differenziazione delle cellule immunitarie, sono importanti messaggeri coinvolti nella riparazione tissutale e influenzano la risposta infiammatoria.

Interleukina-2: prodotta in E. coli, è un farmaco utilizzato contro il cancro renale e il melanoma. Non è ancora chiaro quale sia il meccanismo di azione dell’IL-2; tuttavia è certo che stimola i globuli bianchi a riconoscere e a combattere alcuni tipi di cellule neoplastiche.

Interferoni: una potente classe di citochine che agiscono contro i virus e contro la proliferazione incontrollata delle cellule. Ne esistono di 3 tipi: alfa, beta e gamma. L’interferone alfa ricombinante è utilizzato in pazienti con epatite da virus B,C cronica, leucemia mieloide cronica e linfoma follicolare. L’interferone beta, invece, è utilizzato in pazienti affetti da sclerosi multipla.

Fattori di coagulazione: sono prodotti prevalentemente per la cura dell’emofilia. L’emofilia è una malattia di origine genetica, dovuta ad un difetto della coagulazione del sangue. La patologia, nella sua forma congenita, colpisce quasi totalmente individui maschi e normalmente viene trasmessa dalla madre al figlio maschio. Questa patologia si caratterizza per l’assenza nel sangue di una proteina prodotta dal fegato.

Nell’emofilia A, è presente una forte carenza del fattore VIII della coagulazione. Nell’emofilia B, invece, manca invece il fattore IX della coagulazione. Questi deficit possono causare emorragie di gravità variabile, a seconda della carenza di attività del fattore coagulante.

Il trattamento per l’emofilia consiste nella somministrazione del fattore mancante (fattore VIII nell’emofilia A, fattore IX nella B). Negli anni 90, sono stati resi disponibili i fattori VIII e IX della coagulazione ottenuti per mezzo dell’ingegneria genetica (ricombinanti), che costituiscono ad oggi la migliore possibilità terapeutica per il trattamento dell’emofilia.

Anticorpi monoclonali (mAb): sono delle immunoglobuline, o meglio, delle proteine prodotte dai linfociti B in seguito ad uno stimolo antigenico, cioè in seguito al riconoscimento di un elemento estraneo all’organismo.

I costi di produzione di questa classe di farmaci rimangono comunque molto alti, questo è un limite notevole per la diffusione del loro utilizzo.

Nella terapia antitumorale, il compito principale degli mAb è quello di coadiuvare l’azione chemioterapica. Attraverso diversi meccanismi, sono in grado di rallentare la crescita tumorale e colpire in modo vario le cellule malate. 

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In terapia, sono al momento presenti due tipologie di mAb.

Anticorpi monoclonali cosiddetti “nudi”, ovvero, senza altre molecole collegate. Possono agire legandosi a specifici antigeni dalle cellule tumorali ed attivare il sistema immunitario, richiamando cellule killer contro il tumore. Oppure, possono legarsi a specifici recettori delle cellule malate e bloccarne così alcune attività impedendo la trasmissione di alcuni segnali di crescita.

Coniugati ad un farmaco: in questo caso, possono direzionare e liberare il farmaco selettivamente nella cellula cancerosa.

Gli anticorpi monoclonali vengono utilizzati anche nei trattamenti di patologie autoimmuni.

I migliori risultati clinici sono stati ottenuti individuando come bersaglio il fattore di necrosi tumorale o TNF. Questa è una citochina che possiede un ampio spettro di attività biologica, tra le quali la regolazione di alcune importanti mediatori dell’infiammazione, in particolare, nelle patologie come lartrite reumatoide e il morbo di Crohn.

 Infliximab, ad esempio, è un anticorpo chimerico con elevata affinità di legame nei confronti della forma solubile e transmembrana del recettore per il TNFalfa. Nel trattamento dell’ artrite reumatoide, Infliximab permette la riduzione dell’infiltrazione delle cellule infiammatorie nelle articolazioni. Allo stesso modo nei pazienti con morbo di Crohn trattati con Infliximab è possibile osservare diminuzione della concentrazione sierica di marcatori dell’infiammazione e una riduzione dell’infiltrazione di cellule dell’infiammazione nelle aree dell’intestino coinvolte.

Vaccini ricombinanti: da poco in Italia si propone il vaccino anti HPV (virus del papilloma umano). Il vaccino viene somministrato prima dell’esposizione al virus, prevenendo le lesioni genitali precancerose (del collo dell’utero, della vulva e della vagina), riducendo così la possibilità di sviluppo di una neoplasia maligna.

Il vaccino anti HPV è composto dalle cosiddette proteine L1, cioè particelle simil-virali, associate a sostanze adiuvanti, purificate e prodotte con le tecniche del DNA ricombinante. Non utilizzando il genoma (DNA) del virus, infatti, non vi è alcuna possibilità che il vaccino provochi l’infezione da HPV.

Dopo la somministrazione del vaccino, il sistema immunitario del soggetto inizia a produrre anticorpi contro queste proteine e quindi nel caso di un eventuale attacco da Papilloma virus, l’organismo riconosce immediatamente le cellule patogene impedendo al virus di arrecare danno.

Il numero di vaccini sul mercato è ancora ridotto, a causa di difficoltà di carattere tecnico (l’antigene da produrre per via ricombinante deve essere esattamente identico a quello presente nel virus reale senza risultare patogeno).

I farmaci biotech, quindi, rappresentano ad oggi una realtà in evoluzione che offre soluzioni e prospettive di cura inimmaginabili anche solo nel recente passato.

BIBLIOGRAFIA

 

A cura di Isabella Damiani. Revisionato da Mirko Zago.

 

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About the Author : Isabella Damiani

Biotecnologa del farmaco. Curiosa e positiva. Viaggiatrice appassionata. Abile tennista

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