Biosimilars – možné přínosy a rizika

V současné době je na trhu více než 150 biologických léků a ve stadiu zkoušení je dalších cca 370 molekul pro široké spektrum indikací. Biologické léky tak představují rychle rostoucí a důležitou skupinu léků určenou k léčbě zejména závažných onemocnění.

Zavedení těchto léků výrazným způsobem zlepšilo kvalitu života např. pacientů s chronickým selháním ledvin a revmatoidní artritidou i prognózu pacientů s některými nádorovými onemocněními (lymfomy, nádory prsu či ledvin). Jejich vysoká cena zatím stále omezuje jejich plnou dostupnost i v indikacích, ve kterých byl jejich účinek přesvědčivě prokázán.

V současné době jsou (a budou) postupně registrovány kopie (biosimilars) těchto originálních biologických molekul (růstového faktoru, erytropoetinu, některých monoklonálních protilátek), jejichž ochranné patenty vypršely nebo brzy vyprší. Potenciální trh pro biologické léky je obrovský. Tlak na snížení nákladů na léčbu a zvýšení dostupnosti terapie pro pacienty bude jistě napomáhat zavádění levnějších biosimilars.

Jak by měly být nově se objevující biosimilars hodnoceny kontrolními orgány, farmakology a lékaři? Pro složitost přípravy, nemožnost zajistit naprostou identitu kopie s originální molekulou a riziko nových (zejména imunologicky zprostředkovaných) nežádoucích účinků není možno na tyto kopie nahlížet jako na generické léky (kopie originálních nízkomolekulárních léků), ale je nutno je hodnotit a posuzovat jako samostatnou skupinu, která je v anglické literatuře označována jako „biosimilars“ (v Evropě) nebo „follow-on biologicals“ (v USA). V České republice zatím pro tyto molekuly neexistuje jednoduchý obecně akceptovaný název, budu proto dále označovat tyto „biologickým lékům podobné látky“ jako biosimilars.

Uvedení biosimilars na trh je zejména v zemích s výrazně nižšími zdroji financování zdravotní péče než v USA a západní Evropě, mezi které nepochybně patří i Česká republika, očekáváno s nadějí, že by jejich předpokládaná nižší cena mohla podstatně zvýšit dostupnost biologické léčby. Na druhé straně je nutno v této souvislosti upozornit na možná rizika, která s sebou použití biosimilars potenciálně nese.

Proč jsou biologické léky odlišné od nízkomolekulárních?

Klasickými výrobky farmaceutických firem jsou nízkomolekulární léky. Generické léky (generika) jsou chemické a léčebné ekvivalenty nízkomolekulárních látek, jejichž patent vypršel. Naproti tomu biologické léky (biopharmaceuticals) jsou velmi komplexní makromolekuly vyvinuté pomocí speciální biotechnologie (obvykle kontrolované genové exprese v bakteriálních nebo jiných buněčných vektorech).

Biologické léky mají vysokou molekulovou hmotnost, komplexní trojrozměrnou strukturu, velmi komplexní výrobní proces, jsou produkovány živými organismy, a jsou proto často heterogenní. Biologické léky je obtížné kompletně charakterizovat fyzikálně-chemickými analytickými metodami nebo bioesejemi. Jejich biologická aktivita závisí na schopnosti výrobce reprodukovat co nejpřesněji výrobní proces a jeho vnitřní standardy. Biologické léky mají také ve srovnání s nízkomolekulárními léky podstatně větší sklon k vyvolání imunitní reakce. Biosimilars tak rozhodně nemohou být pokládány za generické biologické léky.

Rozdíly mezi nízkomolekulárními a biologickými léky

Biologické léky jsou (glyko)proteiny s vysokou molekulovou hmotností. Počet aminokyselin kolísá od několika desítek (např. 32 aminokyselin v případě kalcitoninu) po několik tisíc (např. 2 332 aminokyselin v případě faktoru VIII), obvykle jde o několik set aminokyselin (např. 165 v případě erytropoetinu). Molekulová hmotnost biologických molekul je tak pochopitelně mnohem vyšší (4 500 až 264 000 D) než u nízkomolekulárních léků (např. 150 D v případě paracetamolu).

Struktura bílkovinných molekul je mnohem komplexnější než u nízkomolekulárních léků. Kromě primární struktury (sekvence aminokyselin) mají bílkoviny i strukturu sekundární ( alfa helix, strukturu skládaného listu), terciární (např. disulfidové můstky) a kvarterní (interakce několika podjednotek). Kromě toho jsou bílkovinné molekuly dále modifikovány posttranslačně, např. glykosylací. Při glykosylaci může vznikat více isoform stejné bílkoviny s různým stupněm glykosylace. Bylo prokázáno, že např. různé biosimilars erytropoetinu se liší zastoupením různých isoforem, což může zásadně ovlivňovat jejich biologický poločas i účinnost.

Rozdíly v biologické aktivitě mohou být velmi nebezpečné. Např. i vyšší než předpokládaná biologická aktivita erytropoetinu může vést k rychlejšímu vzestupu hemoglobinu se zvýšeným rizikem hypertenze a trombotických komplikací.

Některé proteiny mohou být dále chemicky modifikovány v laboratoři, např. pegylací (tj. vazbou polyethylenglykolu), která mění jejich farmakokinetiku.

Pomocí metod používaných v současné době (např. chromatografie, elekroforézy, NMR spektroskopie, imunochemických metod a testování biologické aktivity v buněčných liniích i na zvířatech) je biologické léky – na rozdíl od nízkomolekulárních – obtížné až nemožné zcela jednoznačně definovat.

Biologické léky jsou produkovány živými buňkami, které současně přirozeně produkují mnoho dalších bílkovin, a dále sacharidy, mastné kyseliny a jiné látky. Výrobek by měl po purifikaci obsahovat pouze cílovou molekulu a všechny kontaminující látky (zejména jakékoli stopy virů, prionů a endotoxinu) musejí být odstraněny.

Biologická aktivita (tj. účinnost a bezpečnost) biologického léku závisí na jeho třídimenzionální struktuře, stupni a místech glykosylace a typu isoformy. Je velmi nepravděpodobné, že by biosimilars a originální biologické léky měly tyto charakteristiky stejné. Biologická aktivita také závisí na farmaceutické přípravě (formulaci), tj. správné volbě vehikula a stabilizátorů, která ovlivňuje stabilitu biologického léku při jeho skladování (kdy je vystaven např. otřesům, fluktuacím teploty, jež mohou způsobit jejich fyzikální a chemickou degradaci, např. oxidaci nebo tvorbu agregátů).

Biologické léky je tedy velmi obtížné charakterizovat, a úplné bioekvivalence (včetně bezpečnosti a účinnosti) mezi biosimilars a originálními biologickými léky je proto téměř nemožné zaručit.

Čím se liší výroba?

Nízkomolekulární léky se vyrábějí syntézou z několika známých chemických látek a reagencií v několika postupných, kontrolovaných a předvídatelných chemických reakcích. Jejich výroba tedy patří do oblasti organické chemie. Naproti tomu biologické léky jsou získávány z bílkovin vytvářených a secernovaných speciálně geneticky upravenými živými buňkami a jejich výroba patří do oblasti genetického inženýrství.

Výrobní proces biologických léků je mnohem složitější než výroba nízkomolekulárních léků. U biologických léků závisí kvalita výrobku (včetně terapeutické účinnosti a bezpečnosti) mnohem více než u nízkomolekulárních léků na výrobním procesu. Výroba biologických léků zahrnuje přípravu hostitelské buňky, vytvoření buněčné banky, vlastní výrobu bílkoviny, její purifikaci, analýzu produktu, přípravu lékové formy a její skladování a manipulaci s ní. Každé z těchto stadií má velký vliv na charakteristiky konečného výrobku.

Pro přípravu hostitelské buňky je zásadní identifikace DNA sekvence cílového lidského proteinu, izolace příslušné sekvence DNA, výběr vektoru přenášejícího gen, inzerce genu do genomu hostitele (vhodné bakteriální nebo eukaryotní buňky). Přesná sekvence DNA a typ použité hostitelské buňky významně ovlivňuje charakteristiky výrobku.

K ustavení buněčné banky je třeba opakované a složité vyhledávání a selekce vhodných buněk poskytující nakonec zcela unikátní hlavní buněčnou banku. Neexistují dvě zcela identické hlavní buněčné banky. Buňky s insertovaným lidským genem jsou poté pěstovány ve velkém za přesně definovaných růstových podmínek, které optimalizují produkci a sekreci cílové bílkoviny.

Podmínky, za kterých jsou buňky kultivovány, mohou ovlivnit povahu konečného výrobku. Při purifikaci je odebráno médium buněčné kultury a nežádoucí bílkoviny a nečistoty jsou odstraněny, aby byla optimalizována čistota cílové bílkoviny. Dosažení maximální čistoty znamená, že značná část cílové bílkoviny je rovněž ztracena, což má významný vliv na cenu výrobku. Jakékoli změny v procesu purifikace mohou ovlivnit klinické charakteristiky konečného výrobku.

Cílové proteinové molekuly jsou poté analyzovány z hlediska uniformity struktury a účinku. K tomu se používá široké spektrum analytických metod. Sleduje se trojrozměrná struktura molekuly, ev. agregace molekul, zastoupení isoform, včetně jejich glykosylace, heterogenita výrobku a jeho účinnost. Po izolaci, purifikaci a testování je připravena léková forma biologického léku např. přidáním antioxidancií, osmotických látek, pufrů aj. Příprava lékové formy je klíčová pro stabilizaci cílové bílkoviny. Složení lékové formy a výrobní proces mohou významně ovlivnit chování biologického léku u pacienta. Hotová léková forma je pak skladována, distribuována a podávána pacientům. Biologické léky jsou velmi citlivé ke změnám teploty nebo otřesům. Pro udržení integrity a stability výrobku je proto nezbytné přísné dodržování podmínek skladování a manipulace. Nedostatečné dodržování správných podmínek skladování může ovlivnit účinnost a bezpečnost léku.

Každý ze zmíněných sedmi hlavních kroků se skládá z mnoha malých, které musejí být pečlivě kontrolovány a ověřovány. Zkušený personál, seznámený s drobnými nuancemi a problémy výrobního procesu, je pro kvalitní výrobu naprosto zásadní. Průměrná doba od založení buněčné kultury do získání konečného biologického léku je cca 8 až 9 měsíců.

Výrobní proces je u biologických léků (a biosimilars) mnohem komplexnější než u nízkomolekulárních léků (a generik). Jakékoli (i jen malé) změny v kterémkoli stadiu, např. otevření nového výrobního místa a zvýšení výroby ve snaze vyhovět požadavkům trhu, mohou mít kritický vliv na účinnost a bezpečnost léku.

Zůstávají tak otevřené otázky k zamyšlení. Může nový výrobce vyrábět biosimilars dostatečně podobné originálnímu biologickému léku, aby mohl být považován za totožný? Lze zhodnotit stupeň podobnosti bez kompletního zhodnocení nejen výstupního výrobku, ale i kvality výrobního procesu? Mohou být spojena rizika i s dnes neidentifikovatelnými rozdíly mezi originálními léky a biosimilars?

Imunogenicita biologických léků a biosimilars

Důležitým a samostatným problémem pro schvalování biosimilars je imunogenicita biofarmaceutik. Z hlediska imunogenicity je nemožné předpovědět všechny biologické a klinické vlastnosti biofarmaceutik na základě fyzikálně-chemické charakteristiky jejich struktury. Lidský imunitní systém vysoce efektivně detekuje rozdíly mezi biofarmaceutiky a endogenními proteiny.

Imunitní odpovědi na biofarmaceutika mohou kolísat od nezachytitelného účinku až po velmi významné klinické účinky – generalizované imunitní účinky (alergie, anafylaxe), neutralizaci exogenního proteinu (ztráta nebo zvýšení účinnosti), nebo dokonce i neutralizaci endogenního proteinu (vážné nežádoucí účinky).

Ztráta účinnosti vzhledem ke vzniku neutralizujících protilátek byla popsána u řady biologických léků (např. inzulinu, interferonu alfa, streptokinázy, faktoru VIII nebo GM-CSF), neutralizace nativního proteinu protilátkami reagujícími proti exogenně podávanému proteinu byla popsána u erytropoetinu a megakaryocytového růstového faktoru. Imunogenicitu výrobku ovlivňují faktory, které mají vztah k výrobku (např. změny sekvence aminokyselin, změny glykosylace výrobku, změna hostitelské buňky, přítomnost kontaminant a nečistot souvisejících s výrobou a finální přípravou léku a skladování léku), pacientské faktory (způsob podání), dávka a délka léčby, další onemocnění pacienta a další užívané léky, genetické faktory a další neznámé faktory.

Změny výrobního procesu, neadekvátní zacházení s lékem a skladování léku mohou změnit jeho imunogenicitu.

Diagnostické eseje k detekci protilátek proti biologickým lékům je možno rozdělit na:

1. bioeseje, které detekují neutralizující protilátky, a

2. eseje založené na vazbě protilátky, které detekují neutralizující i neneutralizující protilátky.

Eseje a referenční přípravky nejsou pro většinu biofarmaceutik mezinárodně standardizovány. V současné době je nemožné srovnávat imunologické testy s biofarmaceutiky a biosimilars z různých laboratoří.

Predikce imunogenicity je obtížná a je založena na testování čistoty výrobku, analýze potenciálních epitopů, testování reakce výrobku se séry pacientů a na experimentech na zvířatech (běžných laboratorních zvířatech, primátech, imunotolerantních transgenních myších). Preklinické modely mají pro pacienty omezenou hodnotu jak z hlediska účinnosti, tak bezpečnosti. Výskyt a klinické důsledky imunogenicity u lidí zůstávají do značné míry nepředvídatelné.

Riziko imunogenicity a bezpečnost biofarmaceutika mohou být stanoveny pouze v rámci klinických a postmarketingových programů vzhledem k tomu, že:

1. lidský imunitní systém je citlivější než dostupné testy či bioeseje,

2. současné analytické metody nejsou schopny identifikovat drobné, ale relevantní rozdíly,

3. chybějí standardizované eseje,

4. imunitní reakce mohou být vzácné (např. 1 na 10 000 pacientských roků).

Tvorba protilátek proti biologickému léku může trvat i více než rok až dva roky, a nemusí být tedy zachycena ani v rámci klinických studií. Vzhledem k tomu, že je vznik závažných (až život ohrožujících) reakcí spojených s neutralizací endogenního proteinu (např. čistá aplazie červené kostní řady v důsledku protilátek proti exogennímu rekombinovanému erytropoetinu, které současně reagují s endogenním erytropoetinem a neutralizují jeho účinek) vzácný, mohou být odhaleny jen pomocí dobře fungujícího systému farmakovigilance, obvykle v rámci postmarketingového sledování. Pokud pacienti často mění užívaný produkt (např. v důsledku „generické“ substituce při měnících se cenách jednotlivých biologických léků a jejich biosimilars), je odhalení příčiny velmi obtížné, často dokonce nemožné.

Jak by měly být biosimilars hodnoceny?

Při schvalování generických léků (kopií nízkomolekulárních molekul) je v současné době při jejich registraci vyžadován průkaz jejich základní podobnosti („essential similarity“) s originálními molekulami, tj. stejné kvalitativní a kvantitativní složení, co se týče aktivní látky (látek), stejná fyzikálně-chemická forma a bioekvivalence (podobná farmakokinetika) u zdravých dobrovolníků.

Zásadní rozdíly mezi nízkomolekulárními a biologickými léky, a tedy i mezi generiky a biosimilars znemožňují použít při registraci stejný postup. European Medicines Agency (EMEA) ve svých doporučeních jednoznačně zdůraznila, že registrace biosimilars nemůže být analogická registraci generik, a zpracovala kromě obecných doporučení i speciální regulační směrnice pro schvalování biosimilars jednotlivých biologických léků.

Biosimilars by měly mít vlastní způsob označování, odlišný způsob pojmenovávání (INN), automatická náhrada by neměla být možná a měla by být zajištěna kvalitní farmakovigilance. Opakovaná neřízená substituce kvalitní farmakovigilanci velmi ztěžuje až znemožňuje.

Podstatně vyšší nároky na schvalování biosimilars znamenají na jedné straně zvýšení jejich bezpečnosti, na druhé straně ale zvyšují náklady jejich výrobců a omezují očekávané snížení ceny (oproti 30 až 80 % v případě generik jen 10 až 25 % v případě biosimilars).

O biosimilars bychom neměli předpokládat, že mají stejný profil imunogenicity jako originální biofarmaceutika. Vzhledem k tomu, že je imunogenicita do značné míry nepředvídatelná, hodnocení biosimilars by mělo být založeno na pečlivé analýze rizika a přínosu a kvalitních postmarketingových programech (surveillance). Lékaři a lékárníci by měli trvale pozorně sledovat nevysvětlené změny účinnosti a nežádoucí účinky biosimilars.

Zdroj: