Integrated approach to determine equivalence in complex drug mixtures

项目总结： 在过去十年左右的时间里，生物制药药物的异质性和复杂性都很高，因此无法明确定义。 在至少两个层面上。首先，在大多数情况下，蛋白质代谢系统，如单抗，是异质性的主要来源。 产生于糖基化和翻译后修饰，主要发生在基因中保守的N-连接的糖基化位点。 恒链(Fc)是重链的一部分，Fc的糖基化在维持抗体的稳定性方面起着重要的作用。 有助于促进与Fc受体亚型的结合，进而调节细胞效应器的功能，如抗体。 依赖于细胞和细胞毒性的药物(ADCC)。第二，在大多数复杂药物的案例中，如肝素或低分子肝素。 肝素(LMWH)等。这类药物的主要成分是一种非均相的线性物质的混合物(在其他情况下是肝素)。 支化的葡聚糖是一种具有较高分子质量和阴离子电荷分布的聚合物。正在开发一种后续的聚合物(或非通用的)。 因此，这种复合体、生物制药和混合物的版本正在不断地需要更多的新技术来重新定义它们。 从化学物质和生物物质等效性的角度，尽可能全面地描述这些混合物的特征。 尽管取得了这些进展，但在将糖基化和异质性与抗体的有效性和安全性联系起来方面仍存在差距。 不良反应，例如与宿主免疫应答相关的副作用，例如在一种新的非人类淋巴细胞系中产生的人类免疫缺陷抗体。 在一个复杂的葡聚糖药物的案例中，如肝素和低分子肝素，在将混合物的性质与药物联系起来方面存在着更大的差距。 这种药物的生物作用机制。例如，尽管有这样一个事实，但肝素类药物一直没有经过质量控制，并被用于临床治疗。 几十年来，2008年3月初出现了一场与肝素给药问题有关的严重的全球卫生危机。 后来，美国科学家和其他人最终确认这与一种不自然的糖胺聚糖和污染物种有关。 我们在表征复杂的生物制药和混合物方面拥有广泛的经验，尤其是在它们的结构特征方面。 属性以及这些属性如何影响它们的功能。我们的方法的一个核心组件是测试能力。 采用我们在过去十年左右的时间里在整合不同的数据集方面构建的一个新的计算数据框架。 与复杂的葡聚糖混合物有关的。这一框架允许我们进一步纳入包括DNA在内的多个正交数据集。 分析数据和功能分析数据需要进一步了解复杂的葡聚糖和混合物的结构-功能和关系。 建议：我们将寻求在这个新的计算平台上建立一个新的平台，并利用我们丰富的软件经验来构建一个更强大的计算平台集。 集成的测试工具和算法需要用来确定为建立测试的等价性测试所需的测试表征的程度 治疗公司表示，我们的临床并未使用这些药物。通过我们在这里提出的各项研究，我们相信，我们将做出更大的贡献。 关于确定在建立过程中对复杂的治疗性药物进行表征的充分性的标准。 等价性。

PROJECT SUMMARY  Heterogeneity and complexity of biopharmaceutical agents developed over the past decade or so can be defined  at two levels. First, in the case of protein systems such as monoclonal antibodies, the primary source of heterogeneity  arises  from  glycosylation  post‐translational  modifications  mainly  at  the  conserved  N‐linked  glycosylation  sites  in  the  constant  (Fc)  region  of  the  heavy  chain.  The  Fc  glycosylation  plays  a  role  in  maintaining  antibody  stability  and  also  contributes  to  binding  with  Fc  gamma  receptor  isoforms  that  in  turn  mediate  effector  functions  such  as  antibody  dependent cellular cytotoxicity (ADCC). Second, in the case of complex drugs such as heparin or low molecular weight  heparin (LMWH) etc. the main component of the drug is a heterogeneous mixture of linear (in the case of heparin) or  branched glycan polymers with a molecular weight and anionic charge distribution. Developing follow‐on (or generic)  versions of such complex biopharmaceutical mixtures is therefore in constant need for new technologies to define and  characterize these mixtures as comprehensively as possible from the standpoint of chemical and biological equivalence.  Despite  these  advances,  there  remain  gaps  in  linking  glycosylation  heterogeneity  with  antibody  efficacy  and  adverse effects such as those related to host immune response to a human antibody generated in a non‐human cell line.  In the case of complex glycan drugs such as heparin and LMWH, there is a larger gap in linking mixture properties with  biological action of the drug. For example, despite the fact that heparin has been quality controlled and used in clinic for  several decades, a serious global health crisis associated with administration of heparin emerged in early March 2008  which was later identified by us and others to be associated with an unnatural glycosaminoglycan contaminant species.  We have extensive experience in characterizing complex biopharmaceutical mixtures in terms of their structural  attributes  and  how  these  attributes  impinge  on  their  function.  A  central  component  of  our  approach  is  the  ability  to  employ  a  computational  framework  that  we  had  built  over  the  past  decade  or  so  in  integrating  diverse  datasets  pertaining  to  complex  glycan  mixtures.  This  framework  permitted  us  to  incorporate  orthogonal  datasets  including  analytical and functional data to get to the bottom of structure‐function relationships of complex glycan mixtures. In this  proposal  we  seek  to  build  on  this  computational  platform  and  our  extensive  experience  to  build  a  robust  set  of  integrated  tools  and  algorithms  to  determine  the  extent  of  characterization  required  for  establishing  equivalence  for  therapeutics that are used in the clinic. Through the studies proposed here, we believe that we will make a contribution  towards  determining  criteria  for  sufficiency  in  characterization  of  complex  therapeutic  agents  in  establishing  equivalence.