La révolution des dispositifs jetables en bioproduction : ALCIMED fait le point

Octobre 2006 - n°2

www.alcimed.com

Pour ALCIMED, société de conseil et d’aide à la décision en Sciences de la Vie et Chimie, les ruptures technologiques concernant les technologies jetables de production des biomédicaments sont en passe de modifier profondément les pratiques de bioproduction actuelles des biopharmas, des biotechs et des CMOs.

Environ 50% des nouveaux médicaments commercialisés aujourd’hui sont issus des biotechnologies.
Outre les coûts de R&D plus élevés que pour les molécules issues de la chimie pharmaceutique classique, l’une des problématiques majeures à laquelle sont confrontées les sociétés qui développent des biomédicaments est leur coût de production. En effet, la construction d’une unité de bioproduction pour des lots commerciaux représente en moyenne un investissement de 300 à 500 millions d’euros et nécessite entre 3 et 5 ans - du début des travaux à la qualification de l’usine pour la mise en opération.
De ce fait, il existe aujourd’hui un clivage entre les grandes sociétés biopharmas, disposant de leurs propres capacités de bioproduction, et les sociétés de biotech ou biopharma de taille plus réduite qui n’en disposent pas et dépendent donc fortement des CMOs (Boehringer Ingelheim, DioSynth, Lonza et DSM sont parmi les leaders européens).
Au-delà de cette distinction infrastructurelle, tous les acteurs sont aujourd’hui dans une dynamique de réduction des investissements ou des coûts directs liés à la production de leurs biomolécules.
Le développement de technologies jetables représente en ce sens une perspective séduisante : ces dispositifs‘single use’ permettent d’éviter les étapes de nettoyage tout en prévenant les risques de contamination croisées et d’alléger les phases de requalification de la chaîne de production après chaque process. L’économie totale réalisée par le transfert d’une chaîne de production «inox» à une chaîne de production plastique est évaluée à plus de 30% avec les technologies actuellement disponibles.
Par contre, la construction d’une unité de bioproduction complètement constituée de dispositifs jetables ne semble pas encore possible à ce jour. Même si, depuis une dizaine d’années, les tuyaux à base de silicone commercialisés par Saint-Gobain ou CPT sont largement employés dans les centres de production, le développement de bioréacteurs (pour la production via des cellules mammifères type CHO) et de fermenteurs (pour la production via des cellules microbiennes type E.Coli) jetables est encore en cours.
L’innovation porte aussi aujourd’hui sur le développement de «systèmes intégrés» alliant filtres, tuyaux et poches. Stedim, Pall, Millipore et tous les acteurs du domaine explorent activement ces axes de développements et de nombreuses collaborations sont conclues entre ces acteurs OEM, à l’image du partenariat de Sartorius avec TC Tech pour proposer des systèmes poches/filtres complètement assemblés avec des cassettes jetables de micro- et ultra-filtration.
Le développement de poches souples jetables pour le stockage des milieux de culture ou des solutions tampons est aujourd’hui achevé avec un marché dominé par Hyclone (USA) et Stedim (France). Mais la mise au point d’une poche agitante entièrement jetable destinée à l’expression des protéines recombinantes ou des anticorps monoclonaux s’avère plus ardue et de nombreux acteurs multiplient les développements : la technologie Levtech de Sartorius et TC Tech, ainsi que le système X-Mix d’ATMI se composent d’une poche souple jetable et d’un système d’agitation non jetable, celle d’Hyclone baptisée MixTainer serait, à la différence, complètement jetable.
Des bioréacteurs partiellement jetables de 500L sont aujourd’hui commercialisés par Wave Biotech par exemple, alors que des fermenteurs de cette taille n’ont jusqu’à ce jour pas fait la preuve de leur efficacité du fait notamment des contraintes plus fortes concernant les vitesses d’agitation requises. Des développements technologiques plus poussés concernent l’élaboration de bioréacteurs jetables à haute densité dans lesquels les cellules mammifères seraient cultivées sur lits fixes et qui permettraient ainsi de décupler le rendement total de production. De tels bioréacteurs ont notammentété développés par Artelis, une société de biotech belge, jusqu’à une taille de 100L. Par ailleurs, pour la phase aval de la production, Pall et Sartorius ont notamment commercialisé des dispositifs de chromatographie par échange d’ions jetables, aujourd’hui d’un prix élevé, mais qui devraient à terme permettre une économie de solution tampon et un gain du débit des produits à filtrer.
Les systèmes de chromatographie par affinité de protéines restent encore au stade du développement.

«A moyen terme, il devrait être possible pour des petites et moyennes sociétés de biotech ou de biopharma d’investir à coût réduit dans une ligne de bioproduction entièrement jetable leur offrant de plus une souplesse d’utilisation plus importante que les installations traditionnelles aujourd’hui réservées aux CMOs et aux majors biopharmas», commente Xavier REVEST, Consultant, Business unit Biotechnologies et Innovation, ALCIMED De surcroît, la construction de chaînes de production jetables, potentiellement 3 à 4 fois plus rapide que les chaînes de production classiques pourrait être une solution face à l’urgence de la production de certains traitement, en particulier de vaccins répondant aux différentes menaces de pandémies mondiales, l’exemple du passage à l’homme du virus de la grippe aviaire étant l’un des plus prégnants aujourd’hui.

«Dans cette course à la réduction des coûts en bioproduction, il faut souligner d’autres solutions actuellement à l’étude, telles le développement de lignées cellulaires à haut rendement ou la production de biomédicaments de haute activité pouvant laisser entrevoir des perspectives prometteuses», conclut Louis-marie BACHELOT, Responsable de mission, Business unit Biotechnologies et Innovation, ALCIMED.