Producción automatizada y rentable de vacunas de ARNm, así como de terapias celulares y génicas
"El sistema permitirá una producción automatizada, basada en componentes, flexible y validable"
Las vacunas basadas en ARNm y las terapias génicas o celulares abren nuevas posibilidades a los médicos en la lucha contra el cáncer y las enfermedades infecciosas o hereditarias. Sin embargo, la fabricación de estos productos farmacéuticos innovadores es un proceso caro y lento. El proyecto Fraunhofer RNAuto lighthouse pretende utilizar tecnologías de producción automatizada para facilitar la producción rentable y en grandes volúmenes de fármacos y medicamentos basados en ARNm para terapias personalizadas que luego puedan estar disponibles a un precio asequible. Del 13 al 16 de noviembre, investigadores de la Fraunhofer-Gesellschaft presentarán por primera vez en la feria COMPAMED de Düsseldorf (pabellón 8a, stand G10) un demostrador de sistema de cribado para la encapsulación automatizada de ARNm en nanotransportadores.
Tecnologías de producción automatizada de vacunas basadas en ARNm y terapias celulares y génicas.
© Fraunhofer IZI
El desarrollo de vacunas y fármacos de ARNm para terapias innovadoras, como las terapias génicas y celulares, está en pleno auge. Impulsado en parte por la pandemia de COVID-19, el mercado de los medicamentos de terapia avanzada (ATMP) crece sin cesar. Estos fármacos para terapias innovadoras representan un hito pionero en el tratamiento de enfermedades complejas, antes incurables, entre ellas muchos tipos de cáncer. Sin embargo, sólo se administran en contadas ocasiones, debido a los inconvenientes de un proceso de fabricación laborioso y costoso que, hasta ahora, solía ser manual. Para proporcionar terapias personalizadas al mayor número posible de pacientes, será necesario digitalizar y automatizar los procesos de producción. Por ello, los siete institutos Fraunhofer que participan en el proyecto RNAuto lighthouse están aunando sus conocimientos en los campos de la medicina, la biología y la ingeniería para facilitar la producción rápida, automatizada y rentable de grandes cantidades de vacunas de ARNm, así como de terapias génicas y celulares que utilicen ARNm como material de partida. Un área en la que se están centrando los investigadores es el desarrollo de un sistema de cribado -capaz de escalarse a nivel industrial- con gestión digital de procesos y control de calidad basado en datos, que pueda utilizarse para encapsular ARNm (ARN mensajero) en nanotransportadores lipídicos. Como primer paso, el equipo del proyecto pretende producir principios activos de ARNm a escala de laboratorio en cantidades de hasta 20 ml. En colaboración con los Institutos Fraunhofer de Microingeniería y Microsistemas IMM, de Tecnología de Producción IPT y de Terapia Celular e Inmunología IZI, el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Software Experimental IESE coordina el diseño y desarrollo del sistema de cribado automatizado basado en componentes.
Componentes sustituibles y combinables
El sistema mide 1,20 m x 0,90 m x 0,90 m y está formado por módulos de producción escalables, flexibles y no propietarios, que pueden sustituirse mediante un sistema plug-and-play en caso de defecto.
Para producir un producto farmacéutico de ARNm fiable, debe garantizarse una calidad constante del producto. Esto incluye cuantificar la cantidad de ARNm encapsulado en los nanotransportadores. La proporción inconsistente de ARNm encapsulado al inicio del proceso de mezcla y las altas tasas de rendimiento en el proceso de producción plantean retos para el control de calidad continuo. "La técnica de encapsulación de ARNm en cápsulas o gránulos lipídicos es extremadamente compleja. Numerosos parámetros -como la longitud y la estructura del ARNm, el tamaño, la viscosidad y la carga de los lípidos, o los ajustes de la máquina, como la presión, la velocidad de flujo y la temperatura- influyen en la calidad de la encapsulación", afirma Rolf Hendrik van Lengen, Director de Programas de Sanidad Digital del Fraunhofer IESE. Debido a la variación resultante en las viscosidades de la mezcla, los índices de refracción, las conductividades, las temperaturas y los valores de pH y el correspondiente impacto en la calidad del producto, la optimización del proceso es crucial junto con un control de calidad exhaustivo de las fracciones".
Sistema con analítica en línea integrada para el control de calidad digital y la documentación
Todos los aspectos de la garantía de calidad y el control del proceso (es decir, el control de la bomba, el mezclador, etc.) se mapean digitalmente mediante gemelos digitales y herramientas de software basadas en IA, una primicia en la producción de principios activos de ARNm. Para ello, los investigadores aprovechan su experiencia en Industria 4.0 y utilizan software como el middleware Eclipse BaSyx Industry 4.0 del Fraunhofer IESE y el software de control de procesos COPE del Fraunhofer IPT. La información digital necesaria llega a los gemelos digitales a través de la dispersión dinámica de la luz (DLS) -una técnica de medición para caracterizar el tamaño de las partículas en las emulsiones-, así como de sensores adicionales de temperatura y presión para que pueda documentarse, con cada componente representado por su propio gemelo digital.
El sistema de cribado permite a los socios del proyecto encontrar la combinación ideal de ARNm y lípidos y el mejor grado de encapsulación posible. Cada intento individual con parámetros modificados puede registrarse digitalmente utilizando el gemelo digital para la calidad del producto. Esto significa que cualquier error -como temperaturas excesivamente bajas- puede documentarse y ponerse a disposición digitalmente. Una vez que el sistema alcance la fase final de expansión, el gemelo digital podrá iniciar las medidas correctivas adecuadas cuando se produzca una situación como esta. "Con nuestra analítica en línea integrada, podemos medir la calidad automáticamente durante el proceso de fabricación para determinar la composición ideal del principio activo. En muchos procesos de fabricación de productos farmacéuticos, la práctica habitual es tomar muestras durante el proceso y analizarlas externamente. En el peor de los casos, hay que descartar lotes enteros. Podemos evitarlo con nuestros análisis en línea", explica el informático van Lengen. "El sistema permitirá una producción automatizada, basada en componentes, flexible y validable". Una vez completado el sistema, el equipo de investigación podrá producir 20 ml de ingrediente activo de ARNm de calidad garantizada en pocos segundos.
En cuanto el sistema esté listo, el ingrediente activo de ARNm se producirá automáticamente en el proyecto RNAuto como profilaxis contra el virus del Nilo Occidental, y su eficacia se probará en el Fraunhofer IZI de Leipzig. Se espera que el sistema completo esté listo para su uso en el Fraunhofer IMM de Maguncia a finales de 2025 y también se pondrá a disposición de socios industriales. Las piezas clave del demostrador del sistema -las bombas, el mezclador y los componentes digitales- se expondrán en el stand conjunto de Fraunhofer (pabellón 8a, stand G10) en COMPAMED, que se celebrará en Düsseldorf del 13 al 16 de noviembre.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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