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La producción de terapias avanzadas se ha convertido en una de las tecnologías clave en los desarrollos de la medicina
Las terapias avanzadas son medicamentos innovadores que utilizan genes (terapia génica), células (terapia celular) o tejidos (ingeniería tisular) para prevenir o tratar diversas enfermedades. Se consideran uno de los mayores avances en medicina que tendrán un impacto significativo en la salud en los próximos 50 años.
Su importancia radica en su capacidad para ofrecer tratamientos personalizados y, según los resultados recientes, podrían abordar enfermedades que actualmente no tienen cura.
Retos en la fabricación de terapias avanzadas
La investigación en nuevas terapias está en constante crecimiento; entre 2015 y 2020, el número de ensayos clínicos de terapias avanzadas aumentó un 60%, superando los 1.000 ensayos activos a nivel mundial en 2020. No obstante, la fabricación de estas terapias sigue siendo el principal obstáculo para su desarrollo y acceso generalizado.
Por ejemplo, la terapia CAR-T ha demostrado ser revolucionaria para ciertos tipos de cáncer, pero su proceso de fabricación es complejo y prolongado, realizándose manualmente en laboratorios especializados. Esto resulta en una producción limitada, variabilidad entre lotes y, en consecuencia, altos costes.
Una publicación reciente de Khnang y col. destaca la necesidad de innovación tecnológica en cinco áreas clave:
- Ingeniería de vectores y genes: es fundamental desarrollar innovaciones, ya que la fabricación de vectores virales es un proceso largo y costoso.
- Mejoras en el proceso: se requiere optimizar la eficiencia de la transducción, así como la expansión y el escalado de los cultivos celulares.
- Innovación en hardware: la automatización y el uso de sensores son necesarios para mejorar la precisión y eficiencia en la producción.
- Innovación digital: la implementación de sistemas para la trazabilidad, seguridad y diseño basado en datos es crucial para garantizar la calidad y la eficacia.
- Fabricación en el punto de atención: en el futuro, una producción descentralizada facilitará la logística y ayudará a reducir costos.
Investigamos en el desarrollo de tecnologías para la producción de terapias avanzadas
En TECNALIA, desde el equipo de Biomateriales de Salud, abordamos la investigación y el desarrollo de tecnologías clave para la producción de estas terapias, enfocándonos en mejorar la seguridad, la eficiencia y reducir costos. Un ejemplo específico es el escalado en la fabricación de vesículas extracelulares.
Actualmente, existen diversas estrategias para producir grandes cantidades de vesículas. Como ejemplo, en TECNALIA estamos trabajando en el desarrollo de micropartículas porosas que faciliten la escalabilidad de la fabricación de vesículas extracelulares (VE) de una manera robusta y segura. Estas micropartículas presentan una excelente combinación de propiedades biológicas, físicas y mecánicas, lo que las hace idóneas para la fabricación de grandes lotes de vesículas extracelulares en biorreactores.
Funciones clave de las vesículas extracelulares
Una de las terapias avanzadas más empleadas es la basada en terapia celular con el uso de células madre mesenquimales (MSCs) y otras células estromales. Estas células presentan una capacidad muy alta de renovación, potencial diferenciación y propiedades inmunomoduladoras. Esta lista de características excepcionales hace de las MSCs una herramienta muy atractiva para su aplicación clínica.
En este sentido, las evidencias científicas están poniendo de manifiesto que las células madre mesenquimales alivian las enfermedades mediante la secreción de factores paracrinos y la estimulación de las células del huésped, más que por una integración completa de las células implantadas.
Esta secreción de factores, las vesículas extracelulares, son un grupo heterogéneo de estructuras de membrana, dentro del cual las poblaciones difieren en términos de biogénesis y tamaño: exosomas (50-150 nm), vesículas de origen endosomal; microvesículas (50-500 nm a 1000), vesículas que brotan de la membrana plasmática; cuerpos apoptóticos (>1000 nm), vesículas formadas por la muerte celular y cuya función es la comunicación intercelular.
Desarrollo de terapias avanzadas en vesículas extracelulares
Las vesículas extracelulares contienen componentes celulares responsables de la función biológica de la célula original y se ha demostrado su implicación en muchos procesos fisiológicos y patológicos.
Por ello, se consideran sustitutos de las terapias celulares, ya que pueden superar los graves riesgos asociados al uso de células, como el rechazo inmunitario y la embolización.
Las vesículas extracelulares se han utilizado para administrar siRNA, microRNA, proteínas, fármacos de bajo peso molecular, nanopartículas y CRISPR/Cas9 para tratar diversos tipos de cáncer. Así pues, el desarrollo de terapias basadas en VE es un campo prometedor de la medicina.
Barreras en el uso de vesículas extracelulares
El proceso de la fabricación de vesículas extracelulares consiste en el cultivo y expansión de células madre mesenquimales bajo condiciones controladas y el posterior aislamiento de las vesículas extracelulares que van secretando al medio de cultivo. A pesar de ello, el uso de vesículas extracelulares en la práctica clínica es actualmente difícil por varias razones:
- En primer lugar, las células secretan un número de vesículas extracelulares insuficiente para su traslación clínica.
- En segundo lugar, los métodos actuales para aislar las vesículas extracelulares requieren mucho tiempo o son caros.
- En tercer lugar, no existe ningún método clínicamente viable para la producción escalable de vesículas extracelulares con propiedades reproducibles.
Por todo ello, una de las tecnologías que más van a impactar en la escalabilidad y la reproducibilidad, y que se abordan desde TECNALIA, se encuentran dentro del ámbito de los materiales que mejoren la expansión, separación y el almacenamiento.
