Nanotecnología Desarrollo pre-‐clínico y clínico de aplicaciones de
nanomedicina
ExpoQuimia -‐ Barcelona 16 Noviembre, 2011
Justin Barry QP
CEO Midatech Biogune S.L.
1
Nanotecnología – Los retos
• Una nanopartícula es cualquier partícula con dos de sus tres dimensiones < 100 nm.
• Es decir, prácticamente todas.
• Cada uno con sus características particulares – Nanopartículas “a secas” – Liposomas – Puntos Quánticos – Dendrimeros – Anticuerpos monoclonales – Nanotubos – Fullerenos – Nanofilamentos – Nano-‐películas – Etc. Etc. Etc.
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3
El Tamaño SI importa
3
Una partícula se relaciona a un futbol de la misma manera que un futbol al mundo entero 100,000 se esconden detrás du un pelo
CUATRO CAMPOS PRINCIPALES
• Nuevas formulaciones de drogas y entrega de fármacos
• Implantes y recubrimientos Biocompatibles
• Medicina Regenerativa • Diagnóstica
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Tamaño y Potencial Zeta: Factores críticas
Fenestraciones del Hígado >100nm
La partícula básica de Midatech tiene un diámetro de entre 1.6 y 2.3 nm y un potencial Zeta cerca de 0. Esto reduce considerablemente el riesgo de acoplamiento no-específico y mejora la especificidad
Partículas con diámetro mayor que 5 nm no pasan la filtración renal y se acumulan en el riñón. Las NP de Midatech cumplen con este criterio crítico
Fenestraciones del las paredes capilares < 10nm
Fenestraciones de la pared del sistema linfático: < 20 nm
Nanotecnología – Los retos regulatorios
• Barreras Reales – No hay métodos estandarizados para su caracterización – Cada nanopartícula es única – Cada aplicación es única – No hay normas establecidas para su manufactura – No hay métodos de control de calidad bien establecidos – EE.UU = NCL frente EUROPA = ????
• Barreras Políticas y Percibidas – Plataforma nueva – Malas relaciones públicas – La Comunidad Europea no es tan “comunidad” – Quien va a ser “El Primero” – Información conflictiva en la literatura: Los “Son Fenomenales” frente “Son lo Peor”
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Midatech Ltd. es pionero en el diseño, desarrollo, síntesis y manufactura de nanomedicinas, basadas en su método patentado de creación de nanopartículas de oro funcionalizadas, auto-‐ensambladas y biocompatibles.
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Corona
LINKER
Capa de pasificación
Núcleo de Oro: 1.6 a 1.8 nm
MIDATECH LTD.
Diámetro aprox. 4 a 5 nm
Parque Tecnológico de Vizcaya, Bilbao Construido 2006/2007
Propósito: • I+D y Transferencia de tecnología • Manufactura Clínica en condiciones cGMP Licenciado • AEMPS para IMP Marzo 2011
MIDATECH BIOGUNE S.A.
NANOPARTÍCULAS CLÍNICAS Dos salas blancas validadas, con acceso controlado mediante vestuario de tres vías. Salas con presión positiva vía filtros HEPA.
Sala 2 para la purificación y envase final. Manejo final dentro de Cabinas de Flujo Laminar
Sala 1 para manufactura de las nanopartículas, empleando un reactor Syrris de capacidad de entre 50 ml y 2 litros
Preparación de las nanopartículas
FABRICACIÓN
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Construcción de una nanopartícula multivalente para el tratamiento de tuberculosis
La habilidad de crear nanopartículas multivalentes permite el potencial tratamiento de enfermedades sistémicamente complejas.
Proyectos Actuales
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Destrucción de células por histéresis mediado por nanopartículas
Mediante la presencia de nanopartículas expuestos a un campo magnético oscilante se aumenta la temperatura interna de una célula al punto de provocar apoptosis.
Sección de hígado de ratón teñido para mostrar apoptosis celular (naranja)
Proyectos Actuales
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Entrega funcional de siRNA terapéutica
Proyectos Actuales
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Entrega funcional de siRNA terapéutica
Proyectos Actuales
Entrega de Fármacos -‐ Oncología: Tratamiento basado en nanopartículas con ácido fólico y Carbo-‐ o Cis-‐Platin. Objetivo: Tratamiento de tumores con sobre-‐expresión de receptores de ácido fólico
Modelo Cáncer de Ovario Hitos
Se ha acoplado cisplatino y carboplatino Obtención de citotoxicidad
Retos
Mejorar composición de la nanopartícula e incorporar ácido fólico Empezar con modelos tumorales en vivo
Proyectos Actuales
INSULINA ORAL
Desarrollo Clínico para Suministro Transbucal de Insulina
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Convertiendo Péptidos en “proteínas globulares”
Nucleo de Oro
Corona de carbohidratos
Insulina
~6.0nm ~200 Unidades de Insulina / mg Au
Stoichiometría: 22 moléculas de insulina monomérica / NP de Oro “Proteína globular” de insulina
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MSRx Bi-‐Layer PharmFilm®
!
Mucoadhesive outer backing layer
AuGNP inner stripe/layer
Mucoadhesive outer backing layer
AuGNP inner stripe/layer
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I+D • Desarrollo del concepto -‐ Midatech • Diseño de la nanopartícula -‐ Midatech • Diseño de la tira polimérica -‐ MonosolRx
I+D
• Pruebas Pre-‐clínicas
§ En vivo: o Ratones -‐ Bioactividad, Respuesta dosis o Mini-‐Cerdos Pk / Pd o Monos Rhesus Pk + Biodisponibilidad
§ En vitro: o Citotoxicidad o Genotoxicidad -‐ AMES Test
Pasos hacía la Clínica
• Toxicología aguda en ratas – Dosis oral a 12 mg/kg CERO TOXICIDAD – Dosis IV e IP a 3 mg/kg CERO TOXICIDAD
• Toxicología 28 días 0.3 mg/kg/día en ratas CERO TOXICIDAD • Toxicología 28 días 0.3 mg/kg/día en perros CERO TOXICIDAD
• 28 días tolerabilidad local en perros CERO TOXICIDAD
• Genotoxicidad: – Ames test (OECD protocolo 471) CERO TOXICIDAD – En vivo micronucleus test en ratas (IP, 3mg/kg) CERO TOXICIDAD
Pasos hacía la Clínica
Elución de PharmFilm® GNP-‐Insulina en Ratones Diabéticos (STZ)
0 200 400 600 800 1000 1200 14000
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Insu
lin µ
U/m
l
Time min
2.50U/Kg 0.83U/Kg 0.28U/Kg 0.09U/Kg -ve control
Human insulin levels in STZ Mice GNP-insulin eluted from PharmFilm
Resultados: • Conservación de bioactividad durante la fabricación • Estabilidad de insulina prolongada en PharmFilm®
0 100 200 300 400 5000
10
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% t=
0 va
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Time in minutes
2.50IU/Kg
0.83IU/Kg
0.28IU/Kg
0.09IU/Kg
water control
Dose Response to Transdiaghram GNP-Insulin eluted from PharmFilm
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Insulina Transbuccal en Mini-‐Cerdos Göttingen: Resultados Iniciales
Experimento realizado en mini-‐cerdos normales 8 animales, diseño cruzado
21
GLUCOSE
SAMPLING
12 HOURS 2 HOURS 10 MINS 180 MINS
FASTINGANESTHESIA
INSULIN
GLUCOSE
SAMPLING
12 HOURS 2 HOURS 10 MINS 180 MINS
FASTINGANESTHESIA
INSULIN
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Resultados – Disminución de Glucosa en sangre
22
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300-50
0
50
100
150
200
250
300
350
Glu
cose
(mg/
dl)
Time (min)
Model ExpDec2Equation y = A1*exp(-x/t1
) + A2*exp(-x/t2) + y0
Reduced Chi-Sqr
2.23046
Adj. R-Square 0.97751Value Standard Error
Mean y0 -9.03174 5.80146Mean A1 100.46373 114.26465Mean t1 2.85215 4.00514Mean A2 213.29445 117.04973Mean t2 13.1496 5.60539
PD iv NP-insulin Figure 50
Fasting Glucose
n=8
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0
50
100
150
200
250
300
Glu
cose
(mg/
dl)
Time (min)
Model ExpDec2Equation y = A1*exp(-x/t1
) + A2*exp(-x/t2) + y0
Reduced Chi-Sqr
0.01373
Adj. R-Square 0.99961Value Standard Error
Mean y0 4.14979 1.78868Mean A1 77.02619 3.26157Mean t1 3.79271 0.2922Mean A2 161.08161 2.27154Mean t2 58.25036 2.46546
0.33gm/kg Control
Figure 49
K=1.42±0.12 min -1 K=9.1±3.87 min -1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
0
50
100
150
200
250
300
Glu
cose
(mg/
dl)
Time (min)
Model ExpDec2Equation y = A1*exp(-x/t1
) + A2*exp(-x/t2) + y0
Reduced Chi-Sqr
0.17576
Adj. R-Square 0.99615Value Standard Error
Mean y0 2.74236 11.42768Mean A1 115.04269 8.13575Mean t1 76.89079 19.06562Mean A2 134.26094 9.93235Mean t2 5.8969 0.80107
PD TB NP-insulin
n=8
Figure 52
Fasting Glucose
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300-100
-50
0
50
100
150
200
250
Glu
cose
(mg/
dl)
Time (min)
Model ExpDec2Equation y = A1*exp(-x/t1
) + A2*exp(-x/t2) + y0
Reduced Chi-Sqr
0.00775
Adj. R-Square 0.99986Value Standard Error
Mean y0 -53.88512 1.54975Mean A1 215.73368 1.91572Mean t1 55.66963 1.50032Mean A2 72.18441 2.4652Mean t2 3.32109 0.18703
PD sc NovoRapid
n=8
Figure 51
Fasting Glucose
K=1.78±0.23 min -1 K=16.97±2.30 min -1
C iv
sc tb
Resumen de Prueba de Concepto pre-‐clínica con Insulina PharmFilm®
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• En mini cerdos sanos: • PK Rápido: Cmax a 6 min • Insulina TB muestra disminución rápida de glucosa en sangre • 22% Biodisponibilidad • No hay evidencia de hipoglucemia
• En monos Rhesus diabeticos – Tipo 2: • PK similar: Cmax at 10 min • Potencial de bajar el nivel de Glucosa hasta 30% de la eficacia de
NovoRapid® sc
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Regulatorio
• Inspección y Licenciatura AEMPS Midatech Biogune como fabricante de Medicamentos en Fase de Desarrollo (IMP)
• Preparación del IB (Investigator Brochure)
• Preparación del Dossier IMPD (Investigational Medicinal Product Dossier)
• Presentación al Comité Ético
§ Aprobación
• Presentación a la autoridad regulatoria (Swissmedic)
§ Ciclo de preguntas / Respuestas § Aprobación...................?
Pasos hacía la Clínica
Prueba Clínica Fase 1 en Voluntarios
• Primer estudio en seres humanos: Evaluación de la seguridad de una formulación de insulina no inyectada, consistiendo en insulina humana recombinante acoplada a nanopartículas y difundida en tiras de polímero solubles adheridas a la mucosa buccal.
• Objetivo: Control pre o post-‐prandial de niveles de glucosa
• Mono-‐dosis en concentraciones escaladas, doble ciego y placebo en 27 voluntarios
• Control de niveles de glucosa en sangre mediante EU Glucose Clamp
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ü Prueba Clínica aprobada por Swissmedic 11 Noviembre 2011
ü Primera Prueba Clínica en Europa en seres humanos con nanopartículas de núcleo de oro funcionalizadas y de dimensión reducida
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APROBACIÓN
Justin Barry BSc Hons MIBiol MSB QP Eur. CEO Midatech Biogune S.L. Contacto: [email protected]
+34 94 403 4020 Corporate: Prof. T. Rademacher
CEO / Chairman Midatech Group
Storme Thornicroft Corporate Affairs Midatech Group [email protected] +44 1235 528022
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MUCHAS GRACIAS