Sviluppo di piattaforme di sintesi proteica acellulare per la scoperta e/o la produzione di prodotti biologici

Risultato atteso:

Questo argomento mira a sostenere attività che abilitano o contribuiscono a uno o più impatti attesi della destinazione “Mantenere un'industria sanitaria dell'UE innovativa, sostenibile e competitiva”. A tal fine, le proposte nell'ambito di questo argomento dovrebbero mirare a fornire risultati che siano diretti, adattati e contribuiscano a tutti i seguenti risultati attesi:

• Le industrie biofarmaceutiche ottengono l'accesso a processi di sviluppo e produzione semplificati per prodotti biologici a base di peptidi o proteine.
• I sistemi sanitari beneficiano della disponibilità di sistemi di produzione migliorati o decentralizzati per tecnologie sanitarie innovative che coinvolgono peptidi o proteine, e che migliorano la salute e l'assistenza.
• Cittadini e pazienti beneficeranno di un migliore accesso, disponibilità e accessibilità economica dei farmaci basati su prodotti biologici.

Ambito:

La sintesi proteica acellulare (CFPS) è stata impiegata nella ricerca biologica fondamentale per decenni, tuttavia, l'interesse per l'approccio come mezzo valido per lo sviluppo e la produzione di farmaci è emerso solo negli ultimi anni. I vantaggi che la CFPS offre in termini di efficienza, semplicità, flessibilità, risparmio di costi e tempo superano gli ostacoli che devono ancora essere superati affinché la CFPS diventi un sistema di produzione di routine per prodotti biologici a base di peptidi o proteine.

Attualmente, esistono diversi sistemi CFPS utilizzati che si basano su lisati cellulari procariotici o eucariotici (inclusi quelli di mammifero) o su sistemi completamente sintetici costituiti da tutta la macchina molecolare necessaria per creare proteine funzionali. La scelta di un lisato specifico è dettata dalla proteina bersaglio e dall'applicazione finale. Le proteine che richiedono modificazioni post-traduzionali sono generalmente prodotte utilizzando lisati di cellule di mammifero. Quindi i sistemi basati su cellule di mammifero sono di particolare interesse in quanto combinano proprietà inerenti alle cellule eucariotiche e la loro capacità di produrre proteine glicosilate simili a quelle umane con i vantaggi della sintesi acellulare. Queste proteine includono frammenti anticorpali, antigeni, particelle simili a virus, citochine, enzimi, peptidi antimicrobici e proteine contenenti amminoacidi non naturali. I benefici della CFPS sono molteplici, dalla facilità di manipolazione e scalabilità, all'avvio della produzione su richiesta, alla capacità di cambiare rapidamente i prodotti, alla purificazione semplificata fino alla standardizzazione e al controllo di qualità facilitati. La CFPS richiede meno risorse energetiche, l'impronta di produzione è meno complessa e più piccola rispetto alla coltura cellulare e consente la produzione di proteine che hanno effetti tossici sulle cellule. Inoltre, la CFPS ha il potenziale come tecnologia abilitante per le medicine personalizzate ed è adatta alla produzione decentralizzata. La CFPS ha acquisito ancora più interesse nel recente passato grazie ai progressi nella biologia sintetica e grazie all'ascesa del Machine-Learning/Intelligenza Artificiale (ML/AI). L'uso del deep learning generativo e dell'intelligenza artificiale ha un alto potenziale nella progettazione de-novo di biomolecole con proprietà specifiche di natura terapeutica e/o preventiva. La CFPS offre qui grandi opportunità per aumentare la produttività nello screening delle biomolecole create de-novo.

L'applicazione della biologia sintetica, potenzialmente combinata anche con l'IA generativa, e la biosintesi acellulare aprono nuove strade per la progettazione, la scoperta e la produzione di terapie non solo contro le malattie infettive, ma anche le malattie non trasmissibili e ugualmente per i vaccini.

Le proposte dovrebbero affrontare almeno due dei seguenti elementi:

• Affrontare i colli di bottiglia che attualmente ostacolano l'implementazione su larga scala della CFPS, ovvero la mancanza di un approccio di qualità per progettazione, la necessità di caratterizzare completamente i lisati cellulari sottostanti e i loro attributi di qualità critici e la necessità di una migliore comprensione delle correlazioni…