Biofármacos y Proteínas Recombinantes

Los biofármacos y las proteínas recombinantes son moléculas terapéuticas grandes —incluyendo hormonas, enzimas, factores de coagulación y anticuerpos monoclonales— que se producen en células vivas en lugar de por síntesis química. Su tamaño y estructura tridimensional plegada los distinguen de los fármacos de molécula pequeña: generalmente se administran por inyección, son sensibles a su proceso de fabricación y actúan principalmente sobre objetivos extracelulares y de la superficie celular.

Definition

Un fármaco biofarmacéutico (proteína recombinante) es un agente terapéutico que consiste en una proteína o péptido de alto peso molecular, producido en sistemas biológicos vivos mediante tecnología de ADN recombinante, cuya actividad depende de su estructura tridimensional plegada y de sus modificaciones postraduccionales.

Scope

Este tema abarca la clase estructural de los biofármacos proteicos: qué los distingue química y físicamente de las moléculas pequeñas, cómo la producción recombinante y la modificación postraduccional los configuran, y las categorías farmacológicas en las que se clasifican las proteínas terapéuticas. Es una visión general de referencia y educativa de una clase estructural y no proporciona orientación sobre la selección o administración clínica de ningún biológico.

Core questions

• ¿Cómo difieren estructuralmente los biofármacos proteicos de los fármacos de molécula pequeña?
• ¿Por qué el proceso de fabricación influye tan fuertemente en las propiedades de una proteína recombinante?
• ¿Qué categorías farmacológicas organizan las proteínas terapéuticas?
• ¿Cómo afectan el plegamiento y la modificación postraduccional la función de un fármaco proteico?

Key concepts

• Macromoléculas de alto peso molecular
• Expresión de ADN recombinante
• Plegamiento de proteínas y estructura de orden superior
• Modificación postraduccional (p. ej., glicosilación)
• Anticuerpos monoclonales
• Administración parenteral
• Inmunogenicidad
• Biosimilares

Mechanisms

Los biofármacos proteicos se expresan en células modificadas genéticamente, luego se pliegan, modifican y purifican; su actividad terapéutica depende de una estructura tridimensional precisa en lugar de una fórmula química simple. Leader y sus colegas agrupan las proteínas terapéuticas por función farmacológica —reemplazar una proteína deficiente o anormal, aumentar una vía, proporcionar una función novedosa o entregar o dirigir otro agente— un esquema que organiza la clase. Dado que la actividad está ligada al plegamiento y a las modificaciones postraduccionales como la glicosilación, que Walsh y Jefferis describen, las condiciones de fabricación pueden cambiar el comportamiento de un producto, haciendo que el proceso sea integral para la molécula. La dificultad fundamental de predecir la estructura a partir de la secuencia, estudiada por Dill y MacCallum como el problema del plegamiento de proteínas, subyace a por qué estos fármacos se caracterizan empíricamente y por qué la estructura de orden superior se controla con tanto cuidado.

Clinical relevance

Los biológicos se han vuelto centrales en la terapia en áreas como la inmunología, la oncología y las enfermedades metabólicas, y su clase estructural explica características prácticas como la administración inyectable y la relevancia de la inmunogenicidad y los biosimilares. Esta entrada describe la naturaleza química y estructural de los fármacos proteicos como categoría y no es una base para elegir, dosificar o administrar ningún biológico.

Evidence & guidelines

La clasificación de las proteínas terapéuticas se basa en revisiones influyentes de la farmacología de las proteínas terapéuticas y en la literatura de biotecnología que describe la producción recombinante y la modificación postraduccional. Los marcos regulatorios para biológicos y biosimilares proporcionan los estándares prácticos para su caracterización, aunque esos estándares están más allá del alcance descriptivo de esta entrada.

History

La era biofarmacéutica comenzó con la insulina humana recombinante a principios de la década de 1980, la primera proteína terapéutica producida por tecnología de ADN recombinante, seguida de hormonas recombinantes, factores de crecimiento y factores de coagulación. El advenimiento de la ingeniería de anticuerpos monoclonales expandió drásticamente la clase, y las proteínas son ahora una parte importante y creciente de las nuevas terapias, con la aparición de biosimilares a medida que expiraron las patentes de los primeros biológicos.

Debates

¿Cómo se puede demostrar que un biológico complejo es 'altamente similar' a un producto de referencia?

Dado que la identidad de un fármaco proteico es inseparable de su proceso de fabricación y de su estructura de orden superior, definir y demostrar la biosimilaridad —suficiente similitud estructural y funcional sin síntesis idéntica— sigue siendo un desafío científico y regulatorio.

Key figures

• Benjamin Leader
• David Golan
• Gary Walsh
• Ken Dill

Seminal works

• leader-2008
• walsh-2006

Frequently asked questions

¿Qué es un fármaco biofarmacéutico o una proteína recombinante?

Es un gran terapéutico proteico —como una hormona, una enzima, un factor de coagulación o un anticuerpo monoclonal— producido en células vivas mediante tecnología de ADN recombinante, cuya actividad depende de su estructura tridimensional plegada.

¿Por qué los fármacos proteicos suelen inyectarse en lugar de tomarse por vía oral?

Su gran tamaño y naturaleza proteica significan que se absorben mal y se degradarían en el tracto gastrointestinal, por lo que generalmente se administran por vía parenteral, a diferencia de la mayoría de los fármacos de molécula pequeña.