Pharmacie en déplacement: appareil programmable produit des vaccins à la demande


Pharmacie en déplacement: appareil programmable produit des vaccins à la demande

Le transport de médicaments biopharmaceutiques pour les vaccins et les traitements - produits dans de grandes usines de fermentation - peut coûter cher, prendre du temps et être difficile à livrer dans des régions éloignées. Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont développé un appareil portable conçu pour fabriquer une gamme de médicaments à la demande.

Les scientifiques ont développé un dispositif capable de produire des médicaments biopharmaceutiques en déplacement.

Avec les médecins sur le champ de bataille et les médecins dans les régions éloignées ou en développement du monde à l'esprit, l'équipe a conçu un système de production portable compact qui pourrait donner aux patients dans ces zones un accès rapide aux médicaments dont ils ont besoin.

La recherche - publiée dans le journal Nature Communications Avec le financement de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) - démontre que le dispositif contenant une petite gouttelette de cellules dans un liquide peut être utilisé pour produire une dose unique de traitement.

Selon l'auteur principal Tim Lu, professeur agrégé d'ingénierie biologique et d'ingénierie électrique et de l'informatique, et responsable du Groupe de synthèse synthétique au Massachusetts Institute of Technology (MIT) Research Laboratory of Electronics - l'appareil pourrait essentiellement être porté à isolé et inaccessible Et soit soit utilisé pour traiter les patients sur place, soit fabriquer un vaccin pour prévenir une épidémie.

"Imaginez que vous étiez sur Mars ou dans un désert éloigné, sans accès à un formulaire complet, vous pouvez programmer la levure pour produire de la drogue à la demande sur place", explique Lu.

Protéines thérapeutiques express de levure modifiées

Le système de production portable utilise une souche programmable de levure - Picha pastoris (P. pastoris) - qui peut être stimulée pour exprimer l'une des deux protéines thérapeutiques lorsqu'elles sont exposées à un déclencheur chimique particulier.

P. pastoris peut atteindre des densités très élevées sur des sources de carbone simples et peu coûteuses et peut exprimer de grandes quantités de protéines. "Nous avons modifié la levure afin qu'elle puisse être plus facilement modifiée génétiquement et pourrait inclure plus d'un thérapeutique dans son répertoire", déclare Lu.

L'exposition de la levure modifiée à la β-estradiol d'œstrogène a entraîné l'apparition d'hormones de croissance humaines recombinantes (rHGH) et, lors de l'exposition des cellules au méthanol, la levure a exprimé l'interféron protéique.

L'auteur principal Rajeev Ram, professeur de génie électrique au MIT, et ses collègues ont d'abord développé l'appareil. Ils ont conçu un microbioreactor à petite échelle millimétrique - contenant une puce microfluidique - qui pourrait stocker les cellules. Kevin Lee, diplômé de MIT et co-auteur du journal, commercialise le système.

Le microbioreactor fonctionne en alimentant un liquide contenant le déclencheur chimique choisi dans le réacteur pour le mélanger avec les cellules. Ce mélange est entouré sur trois côtés par du polycarbonate, et le quatrième côté est une membrane en caoutchouc silicone perméable et perméable aux gaz.

En pressurisant le gaz au-dessus de la membrane et en massant le liquide, l'utilisateur peut s'assurer que le mélange cellulaire et chimique est bien mélangé.

"Cela garantit que le 1 millilitre (du liquide) soit homogène, et cela est important car la diffusion à ces petites échelles, où il n'y a pas de turbulence, prend un temps étonnamment long", explique Ram.

La membrane est perméable aux gaz, ce qui permet à l'oxygène de circuler à travers les cellules, tandis que tout dioxyde de carbone produit peut être facilement extrait.

Les cellules productrices de protéines conservées après le liquide de rinçage

Des conditions telles que les niveaux d'oxygène, la température et le pH sont surveillées par le dispositif à l'intérieur de la puce microfluidique afin de garantir que l'environnement est à des niveaux optimaux pour la croissance cellulaire. L'appareil détecte également la densité cellulaire.

L'action simple du liquide de rinçage à travers un filtre peut permettre d'ajouter un nouveau déclencheur chimique aux cellules pour stimuler la levure pour produire la protéine requise suivante.

Dans les expériences précédentes, d'autres chercheurs ont tenté de développer des microbioreactors, mais ceux-ci n'ont pas eu la capacité de conserver les cellules productrices de protéines après que le liquide avec lequel ils sont mélangés est évacué.

Vous voulez garder les cellules parce qu'elles sont votre usine. Mais vous voulez également changer rapidement leur environnement chimique, afin de changer le déclencheur de la production de protéines."

Rajeev Ram

Les travaux futurs de l'équipe impliquent l'utilisation du système dans des traitements combinatoires, de sorte que des agents thérapeutiques multiples - tels que des anticorps - sont utilisés simultanément. Lu souligne que la combinaison de multiples thérapies peut coûter cher si elle nécessite chacune une ligne de production propre.

"Mais si vous pouviez concevoir une seule souche ou peut-être même un consortium de souches qui poussent ensemble, à fabriquer des combinaisons de produits biologiques ou d'anticorps, cela pourrait être un moyen très puissant de produire ces médicaments à un coût raisonnable", at-il conclu.

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