Les particules de protéines ne sont pas sphériques, bien que certains des outils utilisés pour les mesurer soient sphériques. Crédit :Kelly Irvine/NIST
Comprendre comment les protéines s'agglutinent est essentiel dans les produits pharmaceutiques modernes. Lorsque ces minuscules particules s'agrègent, ils peuvent altérer l'efficacité des vaccins et des médicaments, surtout beaucoup de nouveaux, formulations populaires dérivées d'anticorps monoclonaux. Malgré son importance, l'industrie n'a pas encore trouvé de solution efficace, moyen à grande échelle de mesurer avec précision l'agglutination des particules. Un nouveau matériau de référence, publié aujourd'hui par le National Institute of Standards and Technology (NIST), vise à résoudre ce problème de protéines à l'aide d'un matériau miracle translucide qui est souvent utilisé sur les toits des stades.
Les médicaments biologiques sont prescrits aujourd'hui pour une grande variété d'affections et de maladies, y compris le cancer, psoriasis, colite et polyarthrite rhumatoïde. Contrairement aux médicaments conventionnels, les produits biologiques sont pleins de protéines vivantes. Ces protéines peuvent s'agglutiner lors de la fabrication, expédition, ou de stockage. Les scientifiques aimeraient un moyen de savoir quand cela se produit car de telles particules de protéines peuvent provoquer des réponses immunitaires indésirables, donc depuis des années, ils ont cherché à créer un "matériel de référence" qui pourrait aider à l'assurance qualité et à l'étalonnage des instruments.
Le système immunitaire d'un corps est conçu pour reconnaître les virus et les bactéries dont la taille varie de 10 nanomètres à 10 micromètres. Les amas de protéines qui peuvent se former dans les médicaments biologiques ont souvent la même taille, ce qui peut être problématique.
« Si vous mettez quelque chose dans le corps qui se situe dans la même plage de taille, il soulève potentiellement un drapeau rouge pour le corps, " a expliqué le scientifique du NIST Dean Ripple. " Parfois, c'est souhaitable. Dans le cas de nombreux vaccins, vous créez intentionnellement des particules ou ajoutez des particules agglomérées pour que le corps dise :'Oh, Je dois vraiment faire attention à ce que je viens de recevoir. Cela provoque une réponse immunitaire positive."
Mais lorsque vous travaillez avec un produit médicamenteux, Ondulation ajoutée, « vous voulez discrètement injecter cela dans le corps et ne pas déclencher les alarmes du système immunitaire. Vous ne voulez pas que le produit médicamenteux ressemble à un envahisseur. »
Dans les vaccins et les médicaments biologiques, pouvoir mesurer rapidement et précisément les agrégations serait utile. La méthode la plus populaire utilise la lumière pour identifier les particules en mesurant la façon dont elles diffusent ou absorbent un faisceau de lumière traversant l'échantillon. Un détecteur mesure les changements d'intensité du faisceau sous forme de particules dans un flux d'échantillon traversant le faisceau. Une réduction plus importante de l'intensité lumineuse signifie qu'une particule plus grosse se trouve dans l'échantillon. Une autre méthode utilise un microscope qui capture des images d'un échantillon en écoulement et identifie automatiquement les particules dans les images.
Les particules d'ETFE abrasées ont été capturées par filtration sur des filtres céramiques poreux puis imagées au microscope électronique, à l'aide de détecteurs et de paramètres qui mettent en évidence les formes tridimensionnelles des particules. Crédit :Christopher Montgomery/NIST
Sphères de polystyrène, fait du même matériau utilisé dans les glacières de plage et les arachides d'emballage, sont généralement utilisés pour étalonner des instruments, aidant essentiellement à enseigner à la machine automatisée à quoi ressemblent les particules. Les sphères en polystyrène sont disponibles en différentes tailles et sont largement disponibles. Mais ils sont de forme extrêmement régulière, contrairement aux particules de protéines, qui ont tendance à être irréguliers et vaporeux. Le polystyrène réfracte également, ou des virages, éclaire assez fort, tandis que les particules de protéines provoquent une réfraction beaucoup plus faible.
Une équipe NIST, dirigé par Ripple, a commencé à travailler sur la résolution de ce problème de mesure d'agrégation après que la Food and Drug Administration l'ait identifié comme un problème dans le développement de nouveaux médicaments biologiques.
L'équipe a envisagé de nombreux substituts aux sphères et billes avant de s'inspirer d'une source surprenante :l'industrie du bâtiment, où un produit appelé éthylène tétrafluoroéthylène (EFTE) est devenu un favori des architectes qui aiment sa résilience et la façon dont il peut être magnifiquement rétro-éclairé à des fins esthétiques. Plusieurs nouveaux stades sportifs, dont celui utilisé par les Vikings du Minnesota, sont vêtus d'EFTE et sont illuminés aux couleurs de l'équipe les jours de match. Ripple s'est demandé s'il pouvait l'endommager d'une manière très contrôlée qui transformerait de petites particules d'EFTE en un nouveau, taille et forme utiles.
"Après avoir examiné les choses, Je me suis retrouvé à dire, essayons de faire quelque chose avec cela nous-mêmes. J'ai apporté du papier de verre habituellement utilisé pour les projets de loisirs et j'ai mis des gants en nitrile et j'ai commencé à frotter un échantillon d'EFTE avec le papier jusqu'à ce que nous ayons assez pour jouer avec sous un microscope, " il dit.
Ce que l'équipe a découvert, c'est que le solide, les particules de réfraction de la lumière sont devenues vaporeuses et enchevêtrées, très semblable aux particules de protéines.
Depuis le bricolage initial, Le NIST a intensifié et formalisé le processus de production et développé un matériau de référence que tout le monde peut acheter pour des applications de recherche et de fabrication. En outre, une entreprise privée commence la fabrication à grande échelle de particules d'EFTE abrasées destinées à l'industrie biopharmaceutique.
