Thesis
Escalonamento da produção de uma nova vacina menigocócica C conjugada
Registro en:
BASTOS, R. C. Escalonamento da produção de uma nova vacina meningocócica c conjugada. 2016. 206 f. Tese (Doutorado em Ciências) – Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2016.
Autor
Bastos, Renata Chagas
Resumen
Neisseria meningitidis é um dos agentes patogênicos associados a casos de meningite e outras manifestações clínicas em todo o mundo. Atualmente, no quadro epidemiológico brasileiro, 60% dos casos notificados de doença meningocócica são associados ao grupo C. As etapas de produção, purificação e controle foram desenvolvidas para obtenção de uma nova vacina meningocócica C conjugada (MPCT). A produção da vacina envolve a conjugação entre o
polissacarídeo meningocócico C oxidado (MPCO) e a anatoxina tetânica ativada (MATT) pelo método de aminação redutiva modificada. Para a realização da última avaliação clínica antes da comercialização da vacina, o processo de produção foi escalonado visando obter lotes industriais.
Além do aumento do volume reacional e da área disponível para a ultrafiltração, foram estabelecidos os parâmetros referentes à purificação por filtração tangencial. A utilização do reator para obtenção do MPCO proporcionou o monitoramento constante da temperatura e agitação da reação e maior rastreabilidade do processo. O emprego da cápsula filtrante com maior
área disponível para a clarificação do produto solucionou o problema de entupimento da membrana clarificante observado anteriormente. Além disso, o aumento da pressão transmembrana de trabalho para 25 psi (1,7 bar) foi adequado e resultou na obtenção do produto com características similares em volume suficiente para a obtenção de dois lotes de conjugado. O aumento global da escala produtiva foi conduzido sem diferenças significativas no tempo de processo e na recuperação das moléculas, em comparação com a escala piloto. Os métodos
analíticos (eletroforese capilar de zona - CZE, ressonância magnética nuclear de hidrogênio - 1
H RMN, cromatografia de exclusão e filtração molecular) demonstraram, não só a consistência de produção como também a equivalência das características das moléculas nas duas escalas produtivas. Os testes para avaliação da estabilidade térmica de três lotes de MPCT obtidos em
escala industrial, incubados nas temperaturas de 4° C, 37° C e 55° C por cinco semanas, indicaram a desnaturação parcial da proteína carreadora e uma tendência de diminuição do conteúdo da estrutura secundária (55° C), empregando espectroscopia de fluorescência e dicroísmo circular. A cromatografia de exclusão e filtração molecular e 1 H RMN mostraram,
além do alargamento na base do pico, a manutenção do tamanho hidrodinâmico da molécula conjugada e o aumento da intensidade dos picos com deslocamentos químicos relacionados aos prótons de grupamentos aromáticos e alifáticos da proteína carreadora, nos lotes estocados a 55° C. Os conjugados mantidos a 37° C e 55° C apresentaram teor de glicídio livre superior ao
limite especificado (20 %), utilizando-se a técnica de CZE. Todos os lotes de conjugado induziram altos títulos de IgG com elevada atividade bactericida, em camundongos, sugerindo que o modelo murino não é capaz de discriminar as alterações estruturais observadas. A avaliação
dos custos do escalonamento da vacina mostrou que houve economia de escala, com a redução dos custos considerando os gastos médios com insumos e pessoal. O processo desenvolvido neste estudo será empregado para a obtenção de lotes industriais da nova vacina meningocócica C conjugada, que serão submetidos aos estudos clínicos de Fase II/III. Neisseria meningitidis is the most common cause of meningitis and other clinical manifestations
around the world. Nowadays 60% of meningococcal disease reported cases in Brazil are
associated with group C. The production, purification and control steps were developed to obtain
a new meningococcal C conjugate vaccine (MPCT). Vaccine production uses a modified
reductive amination conjugation method between periodate-oxidized meningococcal C
polysaccharide (MPCO) and hydrazide-activated monomeric tetanus toxoid (MATT). For the last
clinical evaluation before vaccine commercialization, production process was scaled up to obtain
industrial batches. Some parameters related to purification by tangential flow filtration were
established in addition to the increase of reaction volume and area available for ultrafiltration. By
using the reaction vessel for MPCO production, it was possible to operate under constant
temperature and monitor reaction agitation which ensured better process traceability. The use of a
membrane filter capsule with larger available area for product clarification eliminated the
membrane clogging previously observed. In addition, the increase of transmembrane pressure to
25 psi (1.7 bar) was adequate and resulted in a product with the same characteristics producing
volume enough for two conjugate batches. Scaling up was conducted without significant
differences in process time and molecules recovery, comparing with pilot scale. Analytical
methods (capillary zone electrophoresis - CZE, proton nuclear magnetic resonance - 1
H NMR,
size exclusion chromatography) demonstrated not only production consistency but also
equivalence of the molecules characteristics obtained in both scales. Thermal stability evaluation
of three industrial scale MPCT batches incubated at 4° C, 37° C and 55° C for five weeks
indicated carrier protein partial denaturation and a trend to loose structural conformation (55° C)
by using fluorescence spectroscopy and circular dichroism. Size exclusion chromatography and
1
H NMR showed peak base broadening, hydrodynamic size maintenance of the conjugated
molecule and increase of peaks intensity whose chemical shifts are related to protons of aromatic
and aliphatic groups from carrier protein in conjugate batches stored at 55°C. Conjugates
maintained at 37° C and 55° C showed free saccharide content above the specified limit (20 %)
by using CZE technique. All conjugate batches induced IgG titers with high bactericidal activity
in mice, suggesting that the murine model is not able to discriminate structural changes observed.
Scaling up vaccine production led to a decrease in production costs considering the average cost
of inputs and labor costs. The methodology described in this study will be used to obtain
industrial batches of the new meningococcal C conjugate vaccine, which will be submitted to
Phase II / III clinical studies.