Prévenir l'agrégation des protéines dans les formulations biopharmaceutiques

La structure des biomolécules, telles que les anticorps monoclonaux et d’autres protéines ou peptides, joue un rôle déterminant dans leur effet thérapeutique. Dans certaines conditions, les biomolécules sont très sensibles à l’agrégation et au dépliage, ce qui entraîne une diminution de leur stabilité et une perte de fonctionnalité. Des températures élevées, des contraintes mécaniques lors de la fabrication et du transport, des conditions de pH extrêmes et des concentrations élevées en protéines peuvent entraîner un dépliage partiel des protéines, conduisant à une auto-association et à la formation d’agrégats qui compromettent l’activité thérapeutique et la sécurité des patients.

Pour améliorer la stabilité des biomolécules, il est essentiel de garantir une formulation optimale et des conditions environnementales adéquates, telles qu’un pH optimal, en évitant les températures trop élevées ou trop basses et en minimisant les contraintes de cisaillement. L’utilisation d’excipients stabilisants tels que les sucres, les polyols et les acides aminés permet de protéger les biomolécules contre les contraintes thermiques et mécaniques, réduisant ainsi le risque d’agrégation des protéines pendant la fabrication, le stockage et l’administration.

Les sucres et les alcools de sucre (par exemple, le saccharose, le tréhalose, le myo-inositol, le mannitol) sont couramment utilisés comme stabilisants dans les formulations liquides ou lors de la lyophilisation. Au cours de la lyophilisation, ils forment une matrice vitreuse qui remplace l'eau dans les liaisons hydrogène, préservant ainsi la structure native de la protéine. En solution, ils font basculer l'équilibre vers l'état replié natif de la protéine en renforçant la couche d'hydratation ou en se liant à la protéine dépliée. Lisez notre étude de cas.

Les protéines peuvent former un film au niveau des interfaces hydrophobes, film susceptible de se rompre (par exemple sous l'effet d'une contrainte mécanique telle que l'agitation du flacon) et d'entraîner une agrégation. Les tensioactifs, tels que les polysorbates et les poloxamères, stabilisent les protéines en empêchant leur adsorption sur ces surfaces et en se liant aux sites hydrophobes de la molécule protéique. Cela permet de maintenir la protéine en solution et de réduire sa sensibilité aux contraintes mécaniques. Pour en savoir plus, consultez notre étude de cas.

Les acides aminés peuvent remplir plusieurs rôles dans les formulations biopharmaceutiques, en agissant comme stabilisants, agents tampons et antioxydants. Ils contribuent à préserver la structure native de la protéine et peuvent solubiliser la biomolécule. Parmi les acides aminés connus pour leurs effets stabilisants, on peut citer la glycine, l'arginine, l'histidine et le N-acétyl-DL-tryptophane, un dérivé d'acide aminé.