Stratégies de contrôle de la qualité pour les thérapies géniques

Les thérapies géniques sont apparues comme des traitements prometteurs pour des maladies rares telles que l'hémophilie et la dystrophie musculaire de Duchenne, offrant des solutions potentielles aux besoins médicaux non satisfaits. L'utilisation de nanoparticules, de vecteurs viraux incompétents pour la réplication ou de cellules génétiquement modifiées, ces thérapies apportent de l'espoir aux patients dans le besoin.

Garantir la qualité, la sécurité et l’efficacité des entités thérapeutiques qui utilisent des cellules vivantes et d’autres molécules pour leur production est un défi complexe.

Approche de la conception analytique dans la fabrication de thérapies géniques

La production de produits de thérapie génique exige une conception analytique méticuleuse et normalisée pour assurer la sécurité et l’efficacité des matières premières et des entités thérapeutiques finales. Ce qui est essentiel pour maintenir des résultats thérapeutiques cohérents et protéger le bien-être des patients.

Comme tout autre médicament, une conception analytique reproductible et robuste est nécessaire pour évaluer l’innocuité des matières premières et des produits de thérapie génique finis. Les matières premières englobent une gamme d’éléments, des produits d’origine animale tels que le sérum bovin fœtal et les enzymes digestives aux protéines recombinantes comme les cytokines, les facteurs de croissance, les anticorps monoclonaux et les cellules autologues ou allogéniques. Des molécules plus petites qu’elles soient synthétisées ou sourcées contribuent au paysage moléculaire complexe de la fabrication de thérapies géniques, jouant divers rôles dans la production de vecteurs et la régulation cellulaire.

Le rôle de la conception analytique :

Une conception analytique robuste est essentielle pour étudier la sécurité et l’efficacité de diverses matières premières. Cela implique la création et la mise en œuvre de méthodes d’essai fiables depuis les premières étapes de l’évaluation des matières premières et le lancement final du produit.

1.  Dépistage et caractérisation des matières premières :

Des procédures de dépistage rigoureuses garantissent la qualité et la sécurité des produits d’origine animale et des protéines recombinantes. Ces examens préalables comprennent des évaluations des contaminants, des agents pathogènes et d’autres impuretés qui pourraient compromettre l’intégrité du processus thérapeutique.

2. Authentification de lignée cellulaire :

L’utilisation de cellules autologues ou allogéniques nécessite des processus d’authentification approfondis. Les tests de répétition en tandem courts et d’autres tests de profilage deviennent essentiels pour vérifier l’identité de la lignée cellulaire, garantissant que les cellules choisies sont fiables et cohérentes tout au long du processus de fabrication.

Test de répétition en tandem court :

Les microsatellites du génome humain, connus sous le nom de courtes répétitions en tandem (STR), fournissent des profils uniques dans des réseaux de microsatellites de 10 à 15. Le test STR, effectué par électrophorèse capillaire, permet aux individus et à leurs cellules de s’identifier.

3. Détection et quantification des impuretés :

Les techniques d’analyse, telles que les tests immunosorbants enzymatiques (ELISA) et la réaction en chaîne de la polymérase (PCR), jouent un rôle essentiel dans la détection et la quantification des impuretés, y compris les protéines résiduelles du substrat cellulaire et l’ADN. Les impuretés, si elles ne sont pas contrôlées, pourraient poser des risques d’immunogénicité ou d’autres effets indésirables chez les patients.

4. Validation de molécules plus petites :

Les molécules plus petites subissent des processus de validation rigoureux, y compris des évaluations de leur pureté, de leur stabilité et de leur compatibilité dans le milieu de la fabrication de thérapies géniques. Les techniques analytiques telles que la spectrométrie de masse et la chromatographie assurent la fiabilité de ces molécules en contribuant au processus thérapeutique.

Nanoparticules, vecteurs viraux et cellules génétiquement modifiées :

Les nanoparticules, allant de 10 à 150 nanomètres, sont des outils d’administration de médicaments utiles dans l’industrie pharmaceutique. Les vecteurs viraux, d’une taille d’environ 100 nanomètres, agissent comme des vecteurs d’administration d’acides nucléiques. Les cellules génétiquement modifiées, conçues avec des systèmes d’administration de gènes, présentent de nouvelles approches thérapeutiques.

Assurer la sécurité et l’identité des vecteurs de thérapie génique :

Les vecteurs viraux, produits à l'aide de substrats de lignées cellulaires modifiés, sont soumis à des tests rigoureux pour détecter toute contamination microbienne possible, les agents viraux adventices et les agents pathogènes spécifiques afin d'assurer la sécurité et l'efficacité des thérapies géniques. La réalisation de tests pour garantir la sécurité et la qualité, tels que la charge microbienne, les tests de plaque virale et les tests PCR rapides pour la stérilité, est une pratique exemplaire. Les tests d'identification garantissent la pureté de la lignée cellulaire grâce à des analyses génétiques telles que de courts tests répétés en tandem. De plus, les impuretés dans les vecteurs viraux, tels que les particules virales vides et de type sauvage, subissent une évaluation approfondie par le séquençage de l'ADN, l'analyse enzymatique de restriction et la PCR quantitative. 

Le numéro de copie vectorielle, évaluant l'intégration des génomes vectoriels dans le génome cellulaire receveur, un test important requis pour les thérapies cellulaires génétiquement modifiées, est effectué à l'aide de la technologie de PCR quantitative numérique.

Production d’ADN plasmique et contrôle de la qualité :

L’ADN plasmique utilisé pour générer des vecteurs viraux subit une production dans des lignées cellulaires bactériennes.

L’identification précise des souches de cellules bactériennes et la confirmation sans équivoque de la présence de plasmides sont des étapes indispensables pour assurer la fiabilité et l’intégrité du matériel génétique utilisé dans les applications thérapeutiques. Diverses méthodologies, telles que la culture de bactéries sur des milieux sélectifs, l’utilisation de techniques de digestion par restriction et l’exploitation de la précision du séquençage de l’ADN, sont déployées à cette fin. Ces mesures rigoureuses protègent contre la contamination et les erreurs d’identification, mais établissent également une base solide pour les stratégies de contrôle de la qualité essentielle à l’avancement et au succès des thérapies géniques.

Évaluation des impuretés de fabrication de thérapie génique :

Les tests de contrôle de la qualité sont essentiels pour prévenir l'immunogénicité ou les effets indésirables. Des techniques telles que l'ELISA pour les protéines du substrat cellulaire et la PCR pour les contaminants de l'ADN jouent un rôle central dans la détection des impuretés. 

Tests de puissance pour les produits de thérapie génique :

Les tests de puissance, en corrélation avec les données cliniques, évaluent si le transfert de gènes et l'expression du gène transfecté se produisent efficacement. Les tests quantitatifs de PCR en temps réel (QPCR), la transcriptase inverse suivie de QPCR (RT-QPCR) et les tests ELISA contribuent à évaluer l'expression génique et les niveaux de protéines. Les tests de journaliste, comme les tests de luciférase, sont largement utilisés dans l'industrie comme tests de puissance.

Relever les défis analytiques de l’édition génétique :

Les produits d’édition du génome posent des défis uniques et nécessitent des évaluations de la sécurité, de la qualité et de la puissance. Dans le cas des études in vivo, les tests déterminent l’efficacité de l’édition du produit et les effets en aval.

Dans les études ex vivo, les produits nécessitent des tests pour déterminer l’efficacité de l’édition sur la cible, la fréquence d’édition hors cible, les réarrangements chromosomiques, les composants d’édition de gènes résiduels et le nombre total de cellules modifiées. Les techniques comprennent le QPCR, l’amplification par PCR avec digestion de l’endonucléase et le séquençage de nouvelle génération (NGS) pour les analyses d’efficacité sur la cible et hors cible. Les tests cellulaires mesurent les résultats fonctionnels de l’édition du génome.

Conclusion 

L’excellence dans la fabrication de thérapies géniques nécessite un engagement inébranlable envers les stratégies de contrôle de la qualité. La mise en œuvre de conceptions analytiques robustes, le respect de protocoles d’essai stricts et l’innovation continue en réponse aux défis émergents sont impératifs pour le succès et l’avancement durables des thérapies géniques. Au fur et à mesure que ces traitements transformateurs progressent de la recherche à l’application clinique, l’intégration des mesures d’assurance de la qualité sera cruciale pour réaliser le plein potentiel des thérapies géniques et assurer leur plus grande accessibilité aux patients dans le besoin.

Les exigences de contrôle de la qualité pour les thérapies géniques sont étendues, couvrant divers aspects tels que l’identité, l’intégrité, la puissance, les impuretés, la stérilité et la stabilité du produit. Les technologies moléculaires, y compris la digestion enzymatique de restriction, la PCR, l’électrophorèse capillaire et le séquençage de gènes, jouent un rôle essentiel dans les tests de contrôle de la qualité.