Desarrollo de plataformas de síntesis de proteínas libres de células para el descubrimiento y/o producción de productos biológicos

Resultado esperado:

Este tema tiene como objetivo apoyar actividades que permitan o contribuyan a uno o varios impactos esperados del destino “Mantener una industria de la salud de la UE innovadora, sostenible y competitiva”. Para ello, las propuestas bajo este tema deben aspirar a ofrecer resultados que estén dirigidos, adaptados y contribuyan a todos los siguientes resultados esperados:

• Las industrias biofarmacéuticas obtienen acceso a procesos de desarrollo y producción optimizados para productos biológicos basados en péptidos o proteínas.
• Los sistemas de salud se benefician de la disponibilidad de sistemas de producción mejorados o descentralizados para tecnologías de salud innovadoras que involucran péptidos o proteínas, y que mejoran la salud y la atención.
• Los ciudadanos y pacientes se beneficiarán de un mejor acceso, disponibilidad y asequibilidad de los productos farmacéuticos basados en productos biológicos.

Alcance:

La Síntesis de Proteínas Libres de Células (CFPS) se ha empleado en la investigación biológica fundamental durante décadas; sin embargo, el interés por este enfoque como un medio viable para el desarrollo y la producción de fármacos ha surgido solo en los últimos años. Las ventajas que ofrece la CFPS en términos de eficiencia, simplicidad, flexibilidad, ahorro de costos y tiempo superan los obstáculos que aún deben superarse para que la CFPS se convierta en un sistema de fabricación rutinario para productos biológicos basados en péptidos o proteínas.

Actualmente, existen varios sistemas CFPS que se basan en lisados de células procariotas o eucariotas (incluidos los de mamíferos) o en sistemas totalmente sintéticos que consisten en toda la maquinaria molecular necesaria para crear proteínas funcionales. La elección de un lisado específico está dictada por la proteína objetivo y la aplicación final. Las proteínas que requieren modificación postraduccional generalmente se producen utilizando lisados de células de mamíferos. Por lo tanto, los sistemas basados en células de mamíferos son de particular interés, ya que combinan propiedades inherentes a las células eucariotas y su capacidad para producir proteínas glicosiladas similares a las humanas con las ventajas de la síntesis libre de células. Estas proteínas incluyen fragmentos de anticuerpos, antígenos, partículas similares a virus, citocinas, enzimas, péptidos antimicrobianos y proteínas que contienen aminoácidos no naturales. Los beneficios de la CFPS son múltiples, desde la facilidad de manejo y escalabilidad, el lanzamiento de la producción bajo demanda, la capacidad de cambiar rápidamente de productos, la purificación simplificada hasta la estandarización y el control de calidad facilitados. La CFPS necesita menos recursos energéticos, la huella de fabricación es menos compleja y más pequeña que en el cultivo celular y permite la producción de proteínas que tienen efectos tóxicos en las células. Además, la CFPS tiene el potencial como tecnología habilitadora para medicamentos personalizados y es susceptible de fabricación descentralizada. La CFPS ha ganado aún más interés en el pasado reciente debido a los avances en biología sintética y gracias al auge del Aprendizaje Automático/Inteligencia Artificial (ML/AI). El uso del aprendizaje profundo generativo y la inteligencia artificial tiene un alto potencial en el diseño de novo de biomoléculas con propiedades específicas de naturaleza terapéutica y/o preventiva. La CFPS ofrece aquí grandes oportunidades para aumentar el rendimiento en la detección de las biomoléculas creadas de novo.

La aplicación de la biología sintética, potencialmente también combinada con la IA generativa, y la biosíntesis libre de células abren nuevas vías para el diseño, descubrimiento y fabricación de terapias no solo contra enfermedades infecciosas, sino también contra enfermedades no transmisibles e igualmente para vacunas.

Las propuestas deben abordar al menos dos de los siguientes elementos:

• Abordar los cuellos de botella que actualmente obstaculizan el despliegue a gran escala de la CFPS, es decir, la falta de un enfoque de calidad por diseño, la necesidad de caracterizar completamente los lisados celulares subyacentes y sus atributos de calidad críticos y la necesidad de una mejor comprensión de las correlaciones…