Integrated approach to determine equivalence in complex drug mixtures

项目摘要 在过去十年左右的时间里开发的生物药剂的异质性和复杂性可以被定义为 在两个层面上。首先，在单克隆抗体等蛋白质系统的情况下，异质性的主要来源 由糖基化翻译后修饰引起，主要发生在糖基化蛋白中保守的N-连接糖基化位点。 重链的恒定（Fc）区。 Fc糖基化在维持抗体稳定性中起作用，并且还 有助于与Fc γ受体同种型结合，Fc γ受体同种型进而介导效应子功能，例如抗体 依赖性细胞毒性（ADCC）。第二，在肝素或低分子量等复杂药物的情况下， 肝素（LMWH）等，药物的主要成分是线性（在肝素的情况下）或非线性（在肝素的情况下）的非均相混合物。 具有分子量和阴离子电荷分布的支链聚糖聚合物。开发后续（或通用） 因此，这种复杂的生物制药混合物的形式不断需要新的技术来定义和 从化学和生物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，但在将糖基化异质性与抗体功效联系起来方面仍存在差距， 不良反应，如与非人细胞系中产生的人抗体的宿主免疫应答相关的不良反应。 在复杂聚糖药物如肝素和LMWH的情况下，在将混合物性质与药物性质联系起来方面存在较大差距。 药物的生物学作用。例如，尽管肝素已经被质量控制并用于临床， 几十年来，2008年3月初出现了与肝素给药相关的严重全球健康危机 其后来被我们和其他人鉴定为与非天然的糖胺聚糖污染物种类有关。 我们在表征复杂的生物制药混合物的结构方面拥有丰富的经验。 属性以及这些属性如何影响其功能。 我们方法的一个核心组成部分是能够 使用我们在过去十年左右建立的计算框架来整合不同的数据集 与复杂的聚糖混合物有关。 这个框架允许我们将正交数据集，包括 分析和功能数据，以了解复杂聚糖混合物的结构-功能关系。在这 我们寻求建立在这个计算平台和我们丰富的经验，以建立一个强大的 集成工具和算法，以确定建立等效性所需的表征程度， 临床上使用的治疗方法。通过在此提出的研究，我们相信， 以确定在建立中表征复杂治疗剂的充分性的标准， 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.