Faire progresser le traitement médical avec des produits thérapeutiques et des vaccins à base de protéines

Lorsque vous entendez le terme pharmaceutique, vous pensez peut-être à des pilules contenant des formules chimiques complexes : les analgésiques ou les médicaments pour l’hypertension artérielle qui tapissent les étagères de nombreuses armoires à médicaments. Les médicaments contenant des ingrédients chimiques sont encore fréquents, mais de plus en plus de produits pharmaceutiques proviennent désormais de sucres, de protéines ou de cellules vivantes. Ces produits biopharmaceutiques, que l’on appelle aussi des produits biologiques, peuvent être prescrits pour certaines maladies sans traitement efficace. Ils provoquent souvent moins d’effets secondaires que les médicaments traditionnels à base de produits chimiques. Découvrez comment Solventum aide à rendre ces traitements plus facilement disponibles.

Nous avons rencontré deux experts de notre équipe de purification biopharmaceutique : Jonathan Hester, Ph.D., chercheur scientifique, et Alexei Voloshin, ingénieur en applications, pour qu’ils nous parlent des produits biopharmaceutiques, et notamment des produits thérapeutiques et des vaccins à base de protéines. Ils expliquent pourquoi le processus de fabrication est si important (astuce : tout est lié à la pureté) et comment nous aidons les laboratoires pharmaceutiques à faire avancer les soins de santé avec de nouveaux traitements médicaux révolutionnaires.

Explication des médicaments biologiques

L’humanité recherche depuis longtemps des options médicamenteuses pour traiter des maladies. Même l’arsenic était autrefois utilisé à des fins médicales. Toutefois, à mesure que la science médicale a avancé, les attentes en matière d’efficacité et de sécurité d’emploi de ces traitements ont également évolué. 

Les traitements traditionnels actuels, comme le acétaminophène et l’ibuprofène, sont des médicaments à base de produits chimiques utilisés pour traiter des affections telles que les douleurs musculaires. Ils sont généralement efficaces, mais ont souvent des effets secondaires. « Ils ne sont pas capables de distinguer précisément la façon dont ils affectent l’organisme. Ainsi, l’ibuprofène peut affecter la muqueuse de l’estomac comme d’autres tissus », explique Alexei. « La chimiothérapie, un autre traitement traditionnel, peut tuer le cancer, mais elle risque aussi d’endommager le reste de votre corps », ajoute-t-il. 

La technologie biopharmaceutique utilise des molécules plus avancées, notamment des protéines, des acides nucléiques et des cellules. « La combinaison unique de puissance, de sélectivité et d’innocuité permet à cette classe de médicaments de fournir des traitements efficaces pour les affections graves telles que le cancer, l’arthrite et la rectocolite hémorragique », explique Alexei. « La technologie biopharmaceutique commence tout juste à modifier fondamentalement les attentes en matière de qualité de vie de la société dans son ensemble. » 

Les produits biopharmaceutiques sont à la pointe du traitement des maladies mortelles et de celles qui changent la vie, avec un maximum d'efficacité et de sécurité.

Alexei Voloshin

Un exemple que vous connaissez probablement : les vaccins actuels de contre la COVID-19, un produit de pointe de la biotechnologie moderne. Une approche qui a permis d’accélérer le développement de ces vaccins.

Les produits thérapeutiques et vaccins à base de protéines : une promesse

Depuis maintenant des années, les vaccins sont développés à partir de virus inactivés. Lorsqu’ils sont administrés à un patient, ces virus affaiblis stimulent une réponse immunitaire dans l’organisme pour protéger contre de futures infections de ce virus. Cette approche est encore utilisée efficacement pour combattre la grippe, la varicelle, la rougeole et les oreillons, mais elle exige que les scientifiques cultivent des virus en laboratoire, ce qui peut prendre plusieurs mois.

Au cours des dernières années, les chercheurs ont développé des vaccins utilisant des protéines purifiées, qui peuvent avoir été purifiées à l’aide de la technologie Solventum, pour empêcher le virus de se fixer aux cellules humaines et d’y pénétrer. Dépourvus des risques inhérents à l’utilisation d’un virus vivant, ces vaccins peuvent être développés plus rapidement. Les vaccins contre le papillomavirus humain, le zona, l’hépatite B et la COVID-19 sont des vaccins à base de protéines. 

Ces produits biologiques à base de protéines sont également utilisés pour traiter des maladies. « Certains des produits thérapeutiques les plus prometteurs actuellement sont des médicaments à base de protéines », explique Jonathan. « Les entreprises pharmaceutiques fabriquent des médicaments à base de protéines par génie génétique. On fabrique la protéine avec une cellule, généralement une cellule de mammifère ».

Jonathan précise que les cellules modifiées sont cultivées pendant plusieurs jours ou quelques semaines. Après cette période, on obtient un liquide qui contient le médicament protéique que les cellules ont produit, mais aussi les cellules, les débris de cellules brisées et toutes sortes d’autres protéines qui ont été produites par les cellules.

Un aperçu du processus : comment on fabrique des produits biologiques à base de protéines

Une fois que le fabricant du produit biopharmaceutique a récolté le liquide, il doit isoler la protéine médicamenteuse des fragments cellulaires, des autres protéines que les cellules ont fabriquées, ainsi que de l’ADN et d’autres contaminants. Il s’agit généralement d’un processus en 15 à 20 étapes pour isoler la protéine médicamenteuse sous une forme pure.

« Les produits biologiques sont injectés, donc ils doivent être très purs », explique Alexei. Lorsqu’un comprimé ou un liquide est ingéré, le système digestif aide à éliminer les contaminants. Dans le cas des produits pharmaceutiques qui entrent directement la circulation sanguine, cette barrière n’est plus présente.

Comparées aux substances synthétiques, les médicaments biologiques sont aussi relativement fragiles. « Si vous les manipulez, vous pouvez réduire leur efficacité ou même les tuer », met en garde Alexei. « On ne peut pas les chauffer ou les traiter avec un pH élevé, ni même simplement les soumettre à du stress. Le processus permettant de purifier ces médicaments sans les endommager est dès lors plus complexe que celui des drogues synthétiques. 

Comment nous résolvons les problèmes pour relever les défis en matière de fabrication 

Solventum aide les fabricants en utilisant des matériaux intelligents pour réduire le nombre d’étapes et rendre les étapes de purification plus fiables. Notre travail peut aider les sociétés pharmaceutiques à consacrer moins de temps au travail de développement du processus de purification, ce qui peut, à terme, aider les vaccins à parvenir plus rapidement aux patients. 

« Chaque produit est fabriqué selon un procédé spécifique », précise Jonathan. « Notre objectif est de condenser le processus pour nos clients, de simplifier et de réduire le nombre d’étapes, de les aider à réaliser plus rapidement les essais cliniques et, au final, d’avoir des processus de fabrication plus économiques et plus productifs pour les médicaments réussis. »

Lorsque nous rendons visite à nos clients, nous comprenons comment nos produits de purification font partie de quelque chose qui aide à améliorer et à sauver des vies.

Jonathan Hester

L’un de nos dispositifs, le purificateur hybride 3M™ Emphaze™ AEX, a été développé pour remplacer un simple filtre qui élimine les fragments de cellules et de débris cellulaires. Lorsque le travail de développement a commencé, les scientifiques ont émis l’hypothèse selon laquelle ce procédé pourrait aussi éliminer les contaminants solubles. On pourrait alors fabriquer un seul dispositif qui fait deux choses en même temps. Avec ce purificateur, deux étapes du processus n’en font maintenant qu’une. Le procédé technologique de base a maintenant été étendu à un deuxième produit, 3M™ Harvest RC, qui agit au tout début du processus de purification. Il élimine les mêmes contaminants solubles tout en éliminant en douceur les cellules entières en s'y collant, au lieu de les éliminer de la manière habituelle qui consiste simplement à faire passer le liquide à travers des pores plus petits que les cellules. En s’y collant, on réduit doucement la pression requise et on minimise le bris des cellules afin que davantage de leurs contaminants internes restent à l’intérieur et soient éliminés avec les cellules entières.

Fonctionnement de la technologie de purification

Les matériaux non tissés (en termes simples, un tapis de fibres) sont essentiels à plusieurs des technologies de purification Solventum. Ils sont modifiés pour la purification en greffant des polymères chargés positivement à un matériau non tissé pour créer un matériau qui agit comme un filtre, mais qui se lie également aux particules et molécules chargées négativement. Les protéines que vous souhaitez conserver sont en général chargées positivement tandis que la plupart des contaminants sont chargés négativement. 

Lorsque le produit protéique traverse le filtre, les contaminants chargés négativement (cellules, morceaux de cellules et contaminants dissous comme l’ADN) s’y agrègent, ce qui laisse le produit plus pur en aval et permet une qualité de fluide plus constante tout au long du processus.

Retirer l’ADN plus tôt dans le processus de purification rend également le processus de séparation ultérieur beaucoup plus efficace. Pour de nombreux clients, ce procédé condense davantage les étapes en aval et augmente le rendement du produit médicamenteux. 

Travail gratifiant : concevoir des solutions qui peuvent aider à améliorer la santé de chacun

Réduire les étapes du processus et accroître les rendements peut aider à rendre les traitements potentiellement vitaux plus disponibles. Cela peut aussi réduire les coûts. 

Jonathan note que la COVID-19 a fait prendre conscience à beaucoup de gens ce que les personnes malades vivent : attendre, et espérer, une guérison ou un traitement. « Savoir que nous travaillons à accélérer le développement de ces traitements motive chaque membre de notre groupe », affirme-t-il. « Nos clients biopharmaceutiques ont des problèmes vraiment difficiles à résoudre, et notre science centrée sur le personnel peut changer des vies pour le meilleur ».