Biofabbriche per Biofarmaceutici, piante e molecular farming

Le piante ed i loro estratti vengono da secoli utilizzati nella medicina tradizionale per il trattamento delle patologie, ad oggi il 25% dei principi attivi contenuti nei farmaci è di derivazione vegetale.

Le biotecnologie emergenti rendono possibile un nuovo utilizzo delle piante, non più solo come fonte di principi attivi, ma come biofabbriche, utilizzate per la sintesi di farmaci biotecnologici.

Attualmente sono disponibili sul mercato circa 250 prodotti biotecnologici, alcuni dei quali rientrano tra i 10 farmaci più venduti al mondo (anticorpi anticancro  e per le patologie autoimmuni), diversi enzimi terapeutici e svariati reagenti commerciali utilizzati per la diagnostica e la ricerca.

Ad oggi la maggioranza dei farmaci biotecnologici di piccole dimensioni che vengono commercializzati (insulina, ormone GH, interferone alfa) viene ottenuta tramite lieviti o batteri, ma per poter produrre proteine complesse (alcuni vaccini ed anticorpi) è necessario utilizzare cellule derivate da organismi eucariotici superiori usati come “bioreattori”.

Prende il nome di Molecular Farming questa nuova area delle biotecnologie, che utilizza le piante per la produzione di vaccini e biofarmaci, denominati PMP Plant Made Pharmaceuticals.

Alcune biomolecole di questo tipo sono già state commercializzate, per molte sono stati avviati i clinical trials  -l’iter di sperimentazione clinica prodromico all’ottenimento dell’autorizzazione alla commercializzazione- che si compone di diverse fasi e prove di tossicità ed efficacia condotte su soggetti volontari umani.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi della produzione di biofarmaci in pianta?

Fondamentalmente le piante risultano essere dei bioreattori particolarmente vantaggiosi per la produzione farmacologica di biofarmaci su scala industriale.

• Costi di produzione ridotti: a differenza delle metodologie e delle strumentazioni più complesse necessarie alla produzione tramite colture cellulari (grandi fermentatori) per l’utilizzo di piante intere è necessario unicamente spazio (serra o campo) e costi di coltivazione.

• A titolo meramente esemplificativo, si consideri il lisozima umano prodotto in riso, usato nella diagnostica, con costi di produzione circa mille volte inferiori alla controparte prodotta con sistemi convenzionali.

• Strategie di purificazione meno costose: addirittura nel caso di piante edibili è possibile l’assunzione diretta del principio attivo non purificato tramite dieta.

• Prodotti con caratteristiche migliorate rispetto a quelli ottenuti in cellule animali (glicosilazione).

• Biosicurezza: le piante sono intrinsecamente biosicure, non esistendo ad oggi agenti patogeni pericolosi per l’uomo.

• Possibilità di compartimentalizzare la proteina di interesse negli organuli intracellulari.

• Conservazione nel germoplasma: le linee di piante transgeniche possono essere conservate come banca di semi , con grande risparmio rispetto alla crioconservazione necessaria per le linee cellulari.

SVANTAGGI:

• Possibile variabilità dei livelli di accumulo del biofarmaco.

• I processi di estrazione e purificazione su alcuni tessuti vegetali (foglie radici e semi) richiedono ulteriori studi per la scalabilità.

• Possibile contaminazione della filiera alimentare per alcune specie coltivate a campo aperto.

• Assenza di regolamentazione specifica per i biofarmaci prodotti in pianta, possibili ricadute per l’iter autorizzativo.

• Resistenza all’adozione tecnologica da parte delle major farmaceutiche, in ragione dei rientri finanziari sugli investimenti legati alle attuali tecnologie di produzione già autorizzate e normate.

Tra le tecniche di trasformazione transiente merita segnalazione speciale l’agroinfiltrazione, innovativa metodologia che ha permesso la produzione di numerose proteine di interesse farmaceutico, numerosi anticorpi terapeutici e vaccini.

In conclusione, sono molte le biomolecole prodotte in sistemi vegetali, alcune già commercializzate, alcune dimostratesi addirittura più efficaci rispetto ai farmaci da cellule animali in coltura.

Un notevole impulso al Molecular Farming è stato fornito dalle nuove tecnologie di Genome Editing, il cui apporto ha consentito lo sviluppo di biofarmaci innovativi tra cui anticorpi antivirali ed antitumorali, vaccini ed enzimi che stanno dando propulsione alla rivoluzione verde dell’industria bio-farmaceutica.