p Drogas fabricadas por células vivas, também chamados de biológicos, são um dos segmentos de crescimento mais rápido da indústria farmacêutica. Essas drogas, frequentemente anticorpos ou outras proteínas, estão sendo usados ​​para tratar o câncer, artrite, e muitas outras doenças. p O monitoramento da qualidade desses medicamentos tem se mostrado um desafio, Contudo, porque a produção de proteínas pelas células vivas é muito mais difícil de controlar do que a síntese de medicamentos tradicionais. Normalmente, essas drogas consistem em pequenas moléculas orgânicas produzidas por uma série de reações químicas.

p Os engenheiros do MIT desenvolveram uma nova maneira de analisar produtos biológicos à medida que eles estão sendo produzidos, o que poderia levar a testes de segurança mais rápidos e eficientes para esses medicamentos. O sistema, com base em uma série de filtros em nanoescala, também pode ser implantado para testar medicamentos imediatamente antes de administrá-los, para garantir que eles não se degradaram antes de chegar ao paciente.

p "No momento, não há mecanismo para verificar a validade da proteína pós-lançamento, "diz Jongyoon Han, professor de engenharia elétrica e ciência da computação do MIT. "Se você tiver análises que consomem uma quantidade muito pequena de uma amostra, mas também fornecem informações críticas de segurança sobre agregação e ligação, podemos pensar em análises de ponto de atendimento. "

p Han é o autor sênior do artigo, que aparece na edição de 22 de maio de Nature Nanotechnology . O autor principal do artigo é o pós-doutorado do MIT Sung Hee Ko.

p Um processo complicado

p Muitos produtos biológicos são produzidos em "biorreatores" povoados por células que foram projetadas para produzir grandes quantidades de certas proteínas, como anticorpos ou citocinas (um tipo de molécula de sinalização usada pelo sistema imunológico). Algumas dessas proteínas também requerem a adição de moléculas de açúcar por meio de um processo conhecido como glicosilação.

p "As proteínas são inerentemente mais complicadas do que drogas de pequenas moléculas. Mesmo se você executar o mesmo processo de biorreator, você pode acabar com proteínas diferentes, com glicosilação diferente e atividade diferente, "Han diz.

p Embora os fabricantes possam monitorar as condições do biorreator, como temperatura e pH, que pode alertar sobre possíveis problemas, não há como testar a qualidade das proteínas até que a produção seja concluída, e esse processo pode levar meses.

p “No final desse processo, você pode ou não obter um bom lote. E se acontecer de você receber um lote ruim, isso significa muito desperdício no fluxo de trabalho geral de fabricação, "Han diz.

p Han acreditava que os nanofiltros que ele havia desenvolvido anteriormente poderiam ser adaptados para classificar as proteínas por tamanho à medida que fluem através de um canal minúsculo, o que poderia permitir a continuidade, monitoramento automático conforme as proteínas são produzidas. Essas informações de tamanho podem revelar se as proteínas se agruparam, o que é um sinal de que a proteína perdeu sua estrutura original.

p Depois que as proteínas entram no dispositivo de matriz de nanofiltro, eles são direcionados para um lado da parede. Essa linha estreita de proteínas então encontra uma série de filtros inclinados com poros minúsculos (15 a 30 nanômetros). Os poros são projetados para que proteínas menores passem por eles facilmente, enquanto proteínas maiores irão se mover ao longo da diagonal por alguma distância antes de passar por um dos poros. Isso permite que as proteínas sejam separadas com base em seu tamanho:proteínas menores ficam mais perto do lado de onde começaram, enquanto proteínas maiores derivam para o lado oposto.

p Ao alterar o tamanho dos poros, os pesquisadores podem usar esse sistema para separar proteínas que variam em massa de 20 a centenas de quilodaltons. Isso permite que eles determinem se as proteínas formaram grandes aglomerados que poderiam provocar uma resposta imunológica perigosa nos pacientes.

p Os pesquisadores testaram seu dispositivo em três proteínas:hormônio de crescimento humano; interferon alfa-2b, uma citocina que está sendo testada como uma droga contra o câncer; e fator estimulador de colônia de granulócitos (GCSF), que é usado para estimular a produção de glóbulos brancos.

p Para demonstrar a capacidade do dispositivo de revelar a degradação de proteínas, os pesquisadores expuseram essas proteínas a condições prejudiciais, como calor, peróxido de hidrogênio, e luz ultravioleta. Separar as proteínas por meio do dispositivo de matriz de nanofiltro permitiu aos pesquisadores determinar com precisão se elas haviam se degradado ou não.

p A classificação por tamanho também pode revelar se as proteínas se ligam a seus alvos pretendidos. Para fazer isso, os pesquisadores misturaram os produtos biológicos com fragmentos de proteínas que as drogas visam atingir. Se os produtos biológicos e os fragmentos de proteínas se ligam corretamente, eles formam uma proteína maior com um tamanho distinto.

p Análise rápida

p Este sistema nanofluídico pode analisar uma pequena amostra de proteína em 30 a 40 minutos, mais as poucas horas que leva para preparar a amostra. Contudo, os pesquisadores acreditam que podem acelerar isso miniaturizando ainda mais o dispositivo.

p "Podemos fazer isso em dezenas de minutos, ou mesmo alguns minutos, "Diz Han." Se percebermos isso, podemos ser capazes de fazer verificações reais em pontos de atendimento. Essa é a direção futura. "