Physikochemische Bewertungstechniken in der biopharmazeutischen Entwicklung: Biosimilars

von Malvern Panalytical, Tuesday, 17th August 2021

Wir präsentieren die zu evaluierenden Aspekte in verschiedenen Stadien der biopharmazeutischen Entwicklung und die Bewertungstechniken von Malvern Panalytical, die diese Aspekte bewerten können. Auf dieser Seite stellen wir Einzelheiten zu „Biosimilars“ vor.

Biosimilars müssen die Gleichwertigkeit und Homogenität mit dem Innovator aufzeigen. Die Messtechniken von Malvern Panalytical unterstützen die Bewertung der Gleichwertigkeit und Homogenität in mehreren Parametern.

Gleichwertigkeitsbewertung durch SEC-LS (SEC-LS)

Beispielvergleich von Partikelgröße und Aggregaten mit Bevacizumab

Bevacizumab ist ein monoklonaler Antikörper gegen den vaskulären endothelwachstumsfaktor und wird als Antikrebsmittel eingesetzt. Bevacizumab (Innovator) und sein Biosimilar wurden unter Bedingungen gemessen, bei denen die Größenausschlusschromatographie (SEC) mit einem Lichtstreudetektor (LS) verbunden ist, und die Signale wurden verglichen. Das RI-Signal zeigt zwar leichte Unterschiede, weist jedoch fast denselben Peak auf. Zudem konnte das Lichtstreusignal (RALS) sowohl bei Monomeren als auch bei Dimeren gleichwertig detektiert werden. Jedoch zeigt sich beim Biosimilar ein Peak, der einem Aggregat zugeordnet werden kann, den der Innovator nicht hat, was spezifische Lichtstreuergebnisse aufweist. Die Detektion solcher Unterschiede wäre nur mit dem RI-Signal nicht offensichtlich gewesen, so dass durch die Verbindung mehrerer Detektoren an die SEC eine detailliertere Gegenüberstellung von Innovator und Biosimilar ermöglicht wird.

Der Einsatz von SEC-LS ermöglicht es, auch geringste Aggregate zu erfassen, die durch UV oder RI nicht erkennbar sind, was Diskussionen über die Signifikanz von Biosimilars ermöglicht.

→Erkennung von Unterschieden in der Aggregateverteilung von Innovator und Biosimilar durch SEC-LS

Gleichwertigkeitsbewertung durch DSC (DSC)

Vergleich der höheren strukturellen Stabilität mit Remicade

Die WHO hat Leitlinien zur Qualität und Sicherheit rekombinant erzeugter proteinbasierter biopharmazeutischer Produkte vorgelegt. Diese betonen die Notwendigkeit, die höhere Struktur (HOS) zu überprüfen, wobei die Differential Scanning Calorimetry (DSC) als eine der Methoden hervorgehoben wird.

Die folgende Abbildung vergleicht Renflexis (links) und Inflectra (rechts), beides Biosimilars des Anti-TNF-α-Monoklonalen Antikörpers Remicade, auf ihre höhere strukturelle Stabilität mit dem Innovator. In dieser Messung wird dasselbe Pufferrezept verwendet. Beide Daten zeigen ähnliche Profile wie der Innovator Remicade (durchgezogene Linie), aber Renflexis weicht in der Gegend von 68–75 °C (hervorgehobener Bereich) vom Profil des Innovators ab, was eine höhere Gleichwertigkeit von Inflectra andeutet.

Die Bewertung von Biosimilars mittels DSC ermöglicht einen Vergleich mit dem Innovator, indem die Form der Daten selbst als Fingerabdruck verwendet wird.

→DSC erkennt Unterschiede in den Fingerabdruckmustern von zwei Biosimilars verglichen mit dem Innovator

SVP-Bewertung durch NTA (NTA)

SVP-Vergleich zwischen Innovator und Biosimilar

Für Biosimilars ist es wünschenswert, dass sich Aggregaten (SVP) im Vergleich zum Innovator verringern.

Die nachstehende Abbildung zeigt die Ergebnisse der SVP-Analyse von Innovator und zwei Biosimilars von Antikörpertherapeutika mit der Nanoparticle Tracking Analysis (NTA). Die Mengenbestimmung von SVP erfolgt traditionell mit SEC, jedoch ist deren obere Grenze ca. 100 nm. Der Vorteil von NTA liegt darin, dass es den submikrometischen Bereich der SVP abdeckt. Die gemessene SVP-Konzentration ist beim Innovator höher, was auf ein mögliches unterschiedliches Immunogenitätsrisiko bei den Biosimilars hinweist.

So ermöglicht der Einsatz von NTA, eine quantitative Bewertung der SVP durchzuführen, die mit herkömmlichen Methoden wie SEC nicht erreichbar war.

→Quantitative Bewertung der SVP-Unterschiede zwischen Innovator und Biosimilar durch NTA

Mehrdimensionale Stabilitätsbewertung (DLS・SLS・ELS・DSC・NTA)

Mehrdimensionale Bewertung von Innovator und Biosimilar therapeutischer Antikörper

Die von Malvern Panalytical bereitgestellten Technologien bewerten die Stabilität von Innovator- und Biosimilar-Antikörpern mit verschiedenen Methoden und zeigen eine Übersicht der Ergebnisse, einschließlich der Resultate der Dynamischen Lichtstreuung (DLS).

Die Ergebnisse der Konzentrationsabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten (kD) von DLS zeigen, dass der Innovator mit zunehmender Konzentration einen abnehmenden Diffusionskoeffizienten aufweist, während das Biosimilar einen ansteigenden Diffusionskoeffizienten zeigt. Die DLS-Daten der nachfolgenden Abbildung zeigen, dass das Biosimilar im Vergleich zum Innovator eine konzentrationsabhängige unterschiedliche Form aufweist und die Partikelgröße kleiner ist. Dies führt zu einem größeren scheinbaren Diffusionskoeffizienten aufgrund der abstoßenden zwischenmolekularen Kräfte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Dispersionsstabilität des Biosimilars höher ist. Auch eine Korrelation zwischen den DLS-Tagg– und DSC-Tm-Ergebnissen zeigt, dass das Biosimilar in Bezug auf die thermische Stabilität ebenfalls stabiler ist. Zudem weist ein Unterschied in C_total und SVP bei NTA darauf hin, dass sich in der Lösung Multimere bilden. Vergleicht man den Innovator mit dem Biosimilar, sind die Unterschiede beim Innovator größer, was darauf hinweist, dass multiple Multimere gebildet werden. Diese Ergebnisse stimmen mit den Ergebnissen anderer Messtechniken überein.

Auf diese Weise bietet die Technik von Malvern Panalytical eine mehrdimensionale Bewertung der Signifikanz von Biosimilars.