Biofármacos: Definição, Desenvolvimento e Mercado

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1. Introdução 
 
O termo “biopharmaceuticals” foi cunhado na década de 1980 para designar produtos 
gerados ou produzidos por técnicas da Biotecnologia moderna, por meio de organismos 
engenheirados, e para diferenciá-los dos produtos biológicos tradicionais (Walsh, 2014), 
extraídos diretamente a partir de fontes biológicas, tais como proteínas obtidas do 
plasma ou de plantas. Esta definição foi consolidada em 2002 em um artigo sobre a 
questão de nomenclaturas na área biofarmacêutica (Walsh, 2002): 
“A biopharmaceutical is a protein or nucleic acid based pharmaceutical substance 
used for therapeutic or in vivo diagnostic purposes, which is produced by means 
other than direct extraction from a native (non-engineered) biological source’’ 
Como, em termos de mercado, as proteínas recombinantes terapêuticas são largamente 
dominantes, é comum usar o termo biofármacos como sinônimo para as mesmas. 
Contudo, quando se fala do “setor biofarmacêutico” ou de “produtos biofarmacêuticos” 
em geral, estão normalmente - e também no presente texto - incluídas as vacinas 
baseadas em proteínas recombinantes e as terapias baseadas em ácidos nucleicos 
(terapias gênicas e oligonucleotídeos antissenso). Além destes produtos, englobam os 
produtos biotecnológicos aplicados à saúde humana também as terapias celulares (onde 
células são os produtos voltados para medicina regenerativa e engenharia de tecidos) e 
os produtos de uso diagnóstico (“in vitro” ou “in vivo”). 
Até julho de 2014, 246 produtos biofarmacêuticos tinham recebido licença nos EUA ou 
na União Europeia (UE), sendo que, em termos de princípios ativos, os mesmos 
continham apenas 166 princípios diferentes. Entre 1995 e 2014, o número de novos 
produtos biofarmacêuticos aprovados nestas regiões manteve-se aproximadamente 
constante, entre 50 e 60 a cada quinquênio. Dos 54 produtos aprovados entre 2010 e 
julho de 2014, cerca de 40% foram produtos não verdadeiramente novos (biossimilares, 
aprimoramentos de produtos existentes, produtos já comercializados em outras 
regiões, etc.), ou seja, somente 32 deles, contendo 30 princípios ativos novos, são 
considerados produtos genuinamente novos. No período 2010-2014, houve vários 
marcos importantes (Walsh, 2014): 
 a aprovação do primeiro anticorpo monoclonal biossimilar em 2013 na UE 
(produto infliximabe, de dois fabricantes: Celltrion, com o nome comercial 
Remsima, e Hospira, de nome comercial Inflectra); 
 a aprovação, pela primeira vez em um dos mercados ditos “altamente 
regulados”, de uma terapia gênica (UE, 2012, empresa UniQure, produto Glybera 
– alipogene tiparvovec); 
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 a aprovação em 2012, nos EUA, do primeiro biofármaco produzido em células 
vegetais (empresa Protalix Biotherapeutics/Pfizer, produto 
glucocerebrosidase/taliglucerase alfa); 
 a aprovação em 2010 na UE e em 2014 nos EUA do segundo biofármaco 
produzido no leite de animais transgênicos (empresa Pharming, produto 
Ruconest, produzido em coelhos transgênicos), seguindo-se ao produto Atryn, 
produzido no leite de cabras transgênicas, que havia sido aprovado em 2009 nos 
EUA. 
No Brasil, os gastos com medicamentos saltaram de R$ 1,9 bilhão em 2004 para R$ 12,9 
bilhões em 2014 e aproximadamente R$ 14 bilhões em 2015, sendo que os produtos 
biofarmacêuticos representam cerca de 51% dos gastos do Ministério da Saúde com 
medicamentos, embora respondam por apenas cerca de 4% das unidades adquiridas, 
refletindo o alto custo dos produtos biotecnológicos (Ministério da Saúde, 2014; 
Ministério da Saúde, 2015; Valor Econômico, 2014; ABRADILAN, 2015). Diferentemente 
das vacinas, que são majoritariamente produzidas no Brasil, embora por meio de 
pacotes tecnológicos adquiridos de grandes empresas internacionais, ainda não há 
produção local de princípios ativos de biofármacos. A importação dos princípios ativos 
e/ou dos produtos acabados aumenta ainda mais os gastos nesta área. Por esta razão, 
a implementação das Parcerias para o Desenvolvimento Produtivo (PDPs) de produtos 
biofarmacêuticos e a consequente implementação da manufatura destes produtos no 
Brasil podem ter um impacto significativo nos gastos governamentais e contribuir para 
um maior acesso da população aos modernos produtos de origem biotecnológica. 
O crescimento do mercado farmacêutico está associado, dentre outros fatores, ao 
aumento da expectativa média de vida da população mundial. Para os produtos 
biofarmacêuticos, isto se aplica em especial, visto que muitos dos produtos são 
indicados para doenças mais prevalentes em idades mais avançadas, tais como câncer e 
doenças inflamatórias. Entre 1980 e 2012, por exemplo, a expectativa média de vida 
subiu de 75 para 82 anos na Austrália, 65 para 75 anos na China, 73 para 81 anos na 
Alemanha, de 58 para 73 anos na Turquia, de 67 para 77 no México, e de 61 para 68 
anos no mundo como um todo (Kalorama, 2013). 
No Brasil, a situação não é diferente. A estrutura demográfica brasileira está em 
significativa modificação, refletindo um envelhecimento da população. Em 2030, 
estima-se que haverá mais de 41 milhões de brasileiros com idade igual ou superior a 
60 anos (IBGE, 2013). Isto, associado à distribuição de renda ocorrida no País na última 
década, resultou no crescimento do mercado brasileiro de medicamentos. Entre 2003 e 
2011, o País passou da décima para a sexta posição no mercado farmacêutico mundial, 
e estimativas da consultoria IMS Health indicam que o Brasil poderia alcançar a quarta 
posição em 2016 (PharmExec, 2014), ultrapassando França e Alemanha e ficando atrás 
apenas dos EUA, China e Japão. 
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Dados da IMS Health (IMS Retail Drug Monitor, março de 2014), citados em EFPIA 
(2014), mostram que o mercado farmacêutico brasileiro cresceu 14% em 2013, 
comparado com 3% no caso dos EUA e 1% nas 5 maiores economias europeias. Neste 
relatório, verifica-se, ainda, que a indústria farmacêutica e de biotecnologia mundial é, 
dentre os mais diversos setores da economia, o setor mais intensivo em pesquisa e 
desenvolvimento (P&D), com cerca de 14,4% de suas vendas líquidas sendo reinvestidos 
em P&D. Isto se deve, principalmente, ao valor de US$ 1,5 bilhão estimado em 2012 
para a pesquisa e o desenvolvimento de uma nova molécula química ou biológica, assim 
como ao longo tempo (12-13 anos) requerido para um produto que venha a ter êxito 
em seu desenvolvimento chegar ao mercado (EFPIA, 2014). 
Dentre os produtos em desenvolvimento em 2012, cerca de 10.000 produtos 
terapêuticos encontravam-se em etapas de P&D, com cerca de 41.000 ensaios clínicos 
então em andamento. Destes, cerca de 40% eram produtos biofarmacêuticos e 
aproximadamente 60% eram pequenas moléculas (Bioplan Associates, 2012). 
Relatório da empresa McKinsey de dezembro de 2014 indica que o mercado 
biofarmacêutico, naquele momento, representava US$ 163 bilhões em vendas anuais, ou 
cerca de 20% do mercado farmacêutico total. Ainda segundo esta fonte, o número de 
biológicos em ensaios clínicos seria de mais de 1.500, estimativa esta um pouco inferior à 
de 2.500 citada acima. De qualquer modo, uma “pipeline” de cerca de 2.000 novos 
produtos indica a continuidade do crescimento do setor biofarmacêutico no futuro. 
As vendas do setor biofarmacêutico ultrapassam, portanto, o Produto Interno Bruto (PIB) 
de mais de 75% das economias do mundo, de acordo com os dados compilados pelo 
Banco Mundial, que incluem 214 países (Walsh, 2014). Em 2013, um total de 37 produtos 
biofarmacêuticos ultrapassou o volume de vendas de USD 1 bilhão, sendo considerados 
drogas “blockbuster” (Walsh, 2014). 
Dados de 2013 apresentados na Tabela 1 (FirstWord Pharma, 2014) confirmam a 
importância dos produtos biofarmacêuticos no setor farmacêutico. Os 10 produtos com 
maior volume de vendas no mundo somaram um total superior a USD 75 bilhões em 
2013, sendo que todos, individualmente, superaram a marca de USD 5 bilhões em 
vendas. Além disso,observa-se que: 
 o produto mais vendido no mundo, com vendas em 2013 superiores a USD 10 
bilhões, foi o anticorpo monoclonal Humira (adalimumabe), indicado para o 
tratamento de artrite reumatoide; 
 dentre os 5 produtos farmacêuticos mais vendidos no mundo, 4 eram 
biofármacos; 
 dentre os 10 produtos farmacêuticos mais vendidos no mundo, 7 eram 
biofármacos. 
 
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Tabela 1 – Produtos farmacêuticos com maior volume de vendas em 2013 no mundo 
(FirstWord Pharma, 2014). Os biofármacos foram marcados em itálico. 
Produto Indicação 
principal 
Empresa Vendas em 
2013 
(106 USD) 
Vendas em 
2012 
(106 USD) 
Aumento 
2012-2013 
(106 USD) 
Humira Artrite 
reumatoide 
AbbVie 10659 9265 1394 
Remicade Artrite 
reumatoide 
J&J/Merck & Co 8944 8215 729 
Rituxan Limfoma 
non-Hodgkin 
Biogen 
Idec/Roche 
8583 8266 317 
Enbrel Artrite 
reumatoide 
Pfizer/Amgen 8325 7973 352 
Seretide/Advair Asma/COPD GlaxoSmithKline 8243 7887 356 
Lantus Diabete Sanofi 7589 6586 1003 
Avastin Câncer 
colorretal 
Roche 6746 6217 529 
Herceptin Câncer de 
mama 
Roche 6557 6352 205 
Crestor Dislipidemia AstraZeneca 5622 6253 -631 
Abilify Esquizofrenia Otsuka/BMS 5158 5308 -150 
 
Segundo relatório da empresa McKinsey (2014), a taxa anual de crescimento do setor 
biofarmacêutico estava em 8% (o dobro do setor farmacêutico como um todo), com 
uma expectativa de manutenção deste crescimento no futuro. Segundo este relatório, 
o índice de sucesso no desenvolvimento de produtos biofarmacêuticos tem sido o dobro 
daquele alcançado para pequenas moléculas farmacêuticas, com cerca de 13% dos 
produtos biofarmacêuticos que entram em fase I de estudos clínicos chegando à 
comercialização. Isto justificaria os melhores retornos que os investimentos de P&D em 
biológicos têm tido. Além disso, segundo este mesmo relatório, é esperada uma 
contínua renovação do “pipeline” de produtos biofarmacêuticos, visto que, desde 1995, 
o número de patentes depositadas nesta área tem crescido em torno de 25% ao ano. 
Apesar do cenário otimista, as tecnologias adotadas para o desenvolvimento e 
manufatura destes produtos são complexas, ainda não atingiram a maturidade e muitos 
desafios ainda se colocam, no que diz respeito a diferentes aspectos: 
 demanda para redução de custos e maior acessibilidade; 
 complexidade da cadeia de fornecedores e das operações; 
 novas plataformas tecnológicas de manufatura; 
 requerimentos de qualidade e regulatórios. 
Muitas reformulações são previstas para este setor industrial (McKinsey, 2014). As 
empresas inovadoras globais terão que focar na inovação de produtos e se manter na 
fronteira tecnológica, explorando novos desenhos operacionais. Os produtores de 
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biossimilares terão que focar em custo, qualidade e escala, visto que, para eles, a 
velocidade, a inovação em processos produtivos e a excelência operacional são fatores 
de sobrevivência. Empresas prestadoras de serviços de manufatura (“contract 
manufacturing organizations” - CMOs) terão que se manter na fronteira da eficiência 
operacional e da inovação em processos produtivos, garantindo elevada reputação em 
termos de serviços e desempenho. Verdadeiras evoluções nas tecnologias de produção 
e na capacidade operacional serão requeridas no futuro, pois simples melhorias 
tecnológicas e operacionais não serão suficientes para elevar a produtividade e a 
qualidade e reduzir os custos. Considerações que terão que ser abordadas pelas 
empresas incluirão, dentre outros aspectos, as seguintes (McKinsey, 2014): 
 redução de custos relacionados ao processo de produção e às questões de 
qualidade, passando por melhorias na tecnologia adotada, desde os sistemas de 
expressão das proteínas até as etapas de purificação do produto; 
 aumento da agilidade operacional que permita, sem perda de qualidade, 
otimizar a eficiência de utilização de equipamentos, eliminar gargalos, produzir 
múltiplos produtos em poucas instalações e responder rapidamente às 
demandas de um mercado volátil; 
 expansão de capacidade produtiva e adoção de novas tecnologias, incluindo-se 
a adoção de plantas flexíveis baseadas em equipamentos fixos de aço inoxidável, 
em equipamentos que operam com elementos descartáveis ou em modelos 
híbridos destes; 
 decisão sobre quais devem ser as suas capacidades centrais a serem 
implementadas na própria empresa e quais atividades devem ser terceirizadas 
para CMOs, garantindo-se custo e qualidade; 
 estabelecimento e/ou aquisição de uma rede de fornecedores, plantas 
produtivas e capacidades de distribuição, cogitando a presença em mercados 
emergentes; 
 aceleração da introdução de novos produtos e novas tecnologias, para alavancar 
um número bem maior de moléculas através do processo de desenvolvimento 
tecnológico e lançamento no mercado; 
 transformação em uma organização de alto desempenho, com talentos capazes 
de se adequarem aos desafios presentes e futuros, inerentes a este setor em 
rápida evolução. 
 
 
2. Contextualização dos produtos biotecnológicos para a 
saúde humana 
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Embora o presente texto enfoque os biofármacos e apresente algumas considerações 
também sobre proteínas recombinantes de uso vacinal, é interessante contextualizar 
brevemente todos os diferentes tipos de produtos biológicos para a saúde humana 
(inclusive aqueles abordados nos panoramas tecnológicos de outras agendas 
tecnológicas setoriais - ATS da área da saúde), a saber: 
 proteínas recombinantes de uso terapêutico, comumente denominadas 
biofármacos; 
 terapias baseadas em ácidos nucleicos (terapias gênicas e terapias antissenso); 
 terapias celulares; 
 vacinas; 
 produtos para uso diagnóstico “in vitro” ou “in vivo”. 
Os biofármacos, vacinas e produtos de uso diagnóstico são os produtos de 
desenvolvimento mais consolidado no setor biofarmacêutico. Dentre os produtos 
menos consolidados, encontravam-se em fase de ensaios clínicos (fases I a III) 245 
projetos de terapias celulares e 226 projetos de terapias baseadas em ácidos nucleicos, 
sendo, destes, 99 de terapias gênicas e 127 de terapias antissenso (PhRMA, 2013). É 
interessante, ainda, observar que, segundo esta mesma fonte, apenas 4 projetos 
relacionados a produtos transgênicos encontravam-se em desenvolvimento clínico, 
sendo 3 deles em fase I e 1 deles em fase II. 
 
2.1. Proteínas recombinantes de uso terapêutico (biofármacos) 
Ao longo do século XX, os avanços no entendimento da base molecular das doenças 
revelaram que muitas enfermidades eram causadas pela deficiência em uma 
determinada proteína. Como os níveis fisiológicos destas proteínas geralmente são 
muito baixos, a produção comercial das mesmas por meio do seu isolamento a partir de 
material biológico de doadores sadios se mostrou quase sempre inviável. Contudo, na 
década de 1970, com o desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, a 
produção de virtualmente qualquer proteína humana, na forma recombinante, se 
tornou possível, por meio da clonagem e expressão do gene humano codificante da 
proteína de interesse em uma célula hospedeira adequada, passível de cultivo em maior 
escala. 
Walsh (2004) propôs a classificação das proteínas recombinantes terapêuticas em 
biofármacos de primeira e de segunda geração. Os de primeira geração consistiriam de 
proteínas com sequência de aminoácidos idêntica às proteínas nativas presentes em 
organismos sadios, para simples reposição ou aumento de nível circulante em pacientes 
com deficiência das mesmas. Já os biofármacos de segunda geração seriam versões 
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modificadas por meio de técnicas de engenharia de proteínas, para obter moléculas com 
propriedades terapêuticas planejadas/melhoradas, tais como: 
 geração de um produto de ação mais rápida ou mais lenta; 
 alteração do tempo de meia vida do produto; 
 alteração da imunogenicidade do produto; 
 desenvolvimento de proteínas terapêuticas híbridas ou de fusão.As alterações obtidas por engenharia de proteínas para desenvolver biofármacos de 
segunda geração podem envolver diferentes estratégias: 
 alteração da sequência de resíduos de aminoácidos (ex.: insulina e t-PA); 
 remoção de domínios da proteína (ex.: Fator VIII com domínio B deletado e t-
PA); 
 obtenção de moléculas híbridas (anticorpos) e proteínas de fusão (ex.: 
anticorpos humanizados, anticorpos biespecíficos, proteínas de fusão a IgG ou 
albumina); 
 engenharia pós-traducional (criação de sítios extra de glicosilação, como por 
exemplo na eritropoietina hiperglicosilada Aranesp, ou conjugação a 
polietilenoglicol, como no caso do interferon peguilado). 
As proteínas recombinantes terapêuticas ou biofármacos costumavam ser divididos em 
sete grupos distintos (Mellado e Castilho, 2008). Nos últimos anos, contudo, vem se 
consolidando uma tendência crescente de desenvolvimento de proteínas de fusão, com 
vários produtos já aprovados para uso humano, constituindo, portanto, um oitavo 
grupo: 
1. citocinas recombinantes; 
2. fatores de crescimento hematopoiético recombinantes; 
3. outros fatores de crescimento recombinantes; 
4. hormônios recombinantes; 
5. fatores sanguíneos recombinantes; 
6. enzimas recombinantes; 
7. anticorpos monoclonais e anticorpos conjugados a drogas; 
8. proteínas de fusão. 
Dentre a ampla gama de produtos, alguns, tais como agentes trombolíticos, 
anticoagulantes, interleucinas e eritropoetinas, parecem ter atingido a saturação em 
termos de relação oferta-demanda, uma vez que nenhum novo produto deste tipo foi 
aprovado no período 2010-2014 (Walsh, 2014). 
Por outro lado, os anticorpos monoclonais terapêuticos (MABs, do inglês “monoclonal 
antibodies”) se destacam em novas aprovações, número de produtos em 
comercialização, volume de produção e valor de mercado. O primeiro MAB de uso 
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terapêutico a ser aprovado para uso humano foi o OKT3 (muronomab, nome comercial 
Orthoclone), em 1986. Trata-se de um anticorpo anti-CD3, indicado para evitar rejeição 
a transplante de rim. No Brasil, o Instituto Butantan desenvolveu um MAB anti-CD3, que 
apresentou resultados promissores na profilaxia e tratamento de rejeições graves a 
transplante de rim, quando avaliado em 25 pacientes (Lemos et al., 2006), e que deu 
origem a uma versão humanizada que foi expressa em células CHO (Serpieri et al., 2010). 
Dentre os MABs de desenvolvimento mais recente, se destacam aqueles que são 
humanizados ou totalmente humanos. As suas principais indicações terapêuticas são 
diferentes tipos de câncer e enfermidades inflamatórias/autoimunes, tais como artrite 
reumatoide e lúpus. No período de 2010 a julho de 2014, os MABs representaram 26,5% 
dos novos produtos biofarmacêuticos aprovados. Suas vendas alcançaram em 2013 
cerca de USD 63 bilhões, representando cerca de 40% das vendas de biofármacos. Como 
são produtos em geral administrados em altas doses e de grande mercado, o volume de 
produção também é significativo em relação aos demais biofármacos: estima-se que, 
em 2010, a produção mundial de ingredientes ativos de MABs tenha sido de 
aproximadamente 7 toneladas e que, em 2016, vá ser de cerca de 13,4 toneladas (Walsh, 
2014). 
Tendências prováveis na área de MABs incluem a exploração de fragmentos de 
anticorpos ou anticorpos de estrutura mais simples (ex. de camelídeos), modificações 
na sequência Fc e/ou na porção glicídica para aprimorar as propriedades dos anticorpos 
(funções efetoras imunes dependentes de receptores, propriedades farmacocinéticas, 
etc.), assim como o isolamento e desenvolvimento de anticorpos totalmente humanos 
derivados diretamente de indivíduos cujo sistema imune respondeu de forma eficiente 
a determinadas doenças (Simpson, 2015). 
Dentre os anticorpos monoclonais aprovados e em desenvolvimento, uma pequena 
fração consiste de anticorpos conjugados a drogas (ADCs, do inglês “antibody-drug 
conjugates”) (Feng et al., 2014). No período de 2010 a 2014, dois novos produtos deste 
tipo foram aprovados: Kadcyla (trastuzumab emtansine), da empresa Roche, aprovado 
na EU e EUA em 2013, e Adcetris (brentuximab vedotin), da empresa Takeda, aprovado 
nos EUA em 2011 e na EU em 2012 (Walsh, 2014). 
Proteínas de fusão são proteínas não-nativas, obtidas pela combinação, a nível gênico, 
das sequências codificantes de dois ou mais componentes proteicos (proteínas, 
fragmentos de proteínas ou peptídeos), com o objetivo de conferir maior tempo de meia 
vida, proporcionar maior citotoxidade ou facilitar o direcionamento ao alvo ou a 
administração do produto (Schmidt, 2009). Geralmente é usada uma molécula (por 
exemplo, um peptídeo espaçador) para auxiliar no dobramento das proteínas ou na 
manutenção de suas atividades biológicas (Belsey e Somers, 2013). 
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A primeira proteína de fusão a ser aprovada para uso humano, em 1998, foi o produto 
Enbrel (etanercept), que consiste de duas moléculas do fragmento de 75 kDa do 
receptor do fator de necrose tumoral (TNF-r) fusionadas à porção Fc de uma 
imunoglobulina IgG1, a qual permite estender a meia vida do produto resultante. Por 
ligar-se reversivelmente ao TNF, o etanercept é usado no tratamento de doenças 
inflamatórias dependentes de TNF. O Enbrel apresentou um sucesso surpreendente 
após a sua entrada no mercado em 1998, levando, em um primeiro momento, a 
dificuldades de capacidade produtiva para atender a inesperada demanda. Até hoje, ele 
se mantém como um dos biofármacos de maior volume de vendas (quarto produto 
farmacêutico mais vendido no mundo), tendo apresentado, em 2013, vendas superiores 
a USD 8,3 bilhões (FirstWord Pharma, 2014). 
De acordo com Belsey e Somers (2013), de 43 projetos envolvendo proteínas de fusão 
identificados, 19% estavam em análise por agências regulatórias ou já no mercado, 53% 
estavam em fase I/II ou fase II de desenvolvimento e 28% estavam em fase II/III ou fase 
III. Em relação à indicação terapêutica, 63% destes projetos focavam em oncologia e 
desordens autoimunes. 
Mellado e Castilho (2008) compilaram as proteínas recombinantes terapêuticas até 
então aprovadas para uso humano, indicando, também, informações referentes às 
tecnologias empregadas, tais como o tipo de célula produtora (sistema de expressão) e 
sobre o tipo de processo (biorreator, modo de operação, etc). Uma compilação 
atualizada até julho de 2014 pode ser encontrada em Walsh (2014), porém não contém 
dados sobre as tecnologias empregadas. 
 
2.2. Terapias baseadas em ácidos nucleicos 
As terapias baseadas em ácidos nucleicos podem ser terapias gênicas ou terapias 
antissenso. As doenças-alvo em ambos os casos são principalmente diferentes tipos de 
câncer e desordens monogênicas, ou seja, aquelas causadas por defeito em um único 
gene. Em ambos os casos, o objetivo é modular a expressão de um determinado gene 
que esteja associado à enfermidade. 
A terapia gênica atua modificando o material genético das células do paciente, podendo 
bloquear um gene ativado indevidamente, corrigir ou substituir um gene defeituoso, ou 
introduzir um gene heterólogo que confira à célula a capacidade de produzir algo que 
não lhe é intrínseco (Lima et al., 2008). A terapia gênica pode ser realizada “ex vivo” ou 
“in vivo”. No primeiro caso, são recolhidas células do paciente, as quais são manipuladas 
geneticamente em laboratório, expandidas e posteriormente reinseridas no paciente de 
origem. No caso da terapia “in vivo”, o material genético é diretamente introduzido no 
indivíduo por via sistêmica ou, quando possível, sítio-específica. Os desafios que se 
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colocam, neste caso, são o direcionamento adequado do material genético para as 
células ou tecido-alvo e a expressão efetiva do gene em questão. Geralmente, utilizam-
se vetores virais para carrear o material genético de interesse, visando uma expressão 
eficiente e estável. 
A primeira terapia gênica foi aprovada para uso humano na China, em2003. O produto, 
de nome Gendicine, produzido pela empresa Shenzhen Sibiono GeneTech, é baseado 
em um vetor adenoviral, no qual foi introduzido o gene supressor de tumor p53, o qual 
é mutado em 40-70% dos tumores humanos. A mutação da proteína p53 pode ter 
efeitos oncogênicos, de modo que a expressão da proteína p53 heteróloga leva ao 
controle ou eliminação do tumor. Este produto é produzido em células HEK293 
cultivadas em biorreator de leito empacotado, usando pequenos discos como suporte. 
Após um longo intervalo de tempo, em 2012 foi aprovada pela primeira vez uma terapia 
gênica nos mercados ditos “altamente regulados”. A UE concedeu, em 2012, licença de 
comercialização ao produto Glybera (alipogene tiparvovec), o qual é baseado em um 
vetor de vírus adenoassociado do tipo 1 (AAV1) contendo um gene que codifica uma 
lipoproteína lipase, cuja deficiência causa a rara desordem conhecida como LPLD 
(“lipoprotein lipase deficiency”). A deficiência desta enzima, chave no metabolismo de 
lipoproteínas ricas em triglicerídeos, causa o aumento do nível destas lipoproteínas, 
levando a pancreatites recorrentes e podendo ser letal. 
Considerando que, desde 1989, foram autorizados cerca de 2.000 ensaios clínicos de 
terapia gênica, sendo 64% deles baseados nos EUA e 26% baseados na UE (Walsh, 2014), 
a aprovação do produto Glybera na UE é um marco. Contudo, o custo de EUR 53.000 
por frasco ou EUR 1,1 milhão (USD 1,4 milhão) por tratamento (com 21 frascos por 
paciente) coloca em dúvida se o produto terá êxito e, portanto, não necessariamente 
significa um marco na direção de aumento de produtos de terapia gênica aprovados 
(Ylä-Herttuala, 2015). 
Por outro lado, as terapias antissenso, embora tenham o objetivo de bloquear a 
expressão de um determinado gene associado a uma desordem, atuam com base em 
um mecanismo diferente, que não envolve a manipulação do material genético do 
paciente. As terapias antissenso se baseiam no uso de moléculas de ácido nucleico para 
bloquear as moléculas de RNA mensageiro, portanto evitando a produção, em nível de 
tradução, da proteína codificada pelo referido gene. As moléculas usadas podem ser 
oligonucleotídeos de fita simples, pequenos RNAs interferentes (siRNAs), micro RNAs 
(miRNAs), ribozimas e outros compostos antissenso que bloqueiem a expressão, por 
exemplo no caso de câncer, de um oncogene (Tekewe, 2012). 
Em 2013, foi aprovada nos EUA a primeira terapia antissenso administrada de forma 
sistêmica e a primeira para tratamento pela vida toda de uma desordem crônica. O 
princípio ativo é um oligonucleotídeo antissenso e a indicação terapêutica é a rara 
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desordem conhecida por HoFH (“homozygous familial hypercholesterolemia”), uma 
condição que leva a níveis elevados de colesterol, podendo causar ataques cardíacos e 
até mesmo a morte em pacientes jovens (por exemplo, com 30 anos de idade). O 
produto, de nome comercial Kynamro, comercializado pelas empresas Isis e Genzyme, 
bloqueia a produção de apolipoproteína B, uma proteína aterogênica que transporta 
colesterol pela corrente sanguínea (Isis Pharmaceuticals, 2013). 
Embora o Kynamro consista de um oligonucleotídeo de fita simples com 20 
nucleotídeos, sendo produzido por síntese química e não pela tecnologia do DNA 
recombinante, as terapias antissenso têm sido historicamente tratadas como produtos 
biofarmacêuticos (Walsh, 2014). Vários outros produtos baseados em terapias 
antissenso estão em desenvolvimento clínico e pode-se antever um aumento no 
número de produtos aprovados no futuro. 
Cabe observar que, sendo a área de terapias baseadas em ácidos nucleicos uma área de 
crescente importância no mundo, a mesma é objeto de estudo de uma outra Agenda 
Tecnológica Setorial (ATS) específica, que tratará deste sub-setor mais a fundo. 
 
2.3. Terapias celulares 
As terapias celulares representam um procedimento médico que visa restabelecer a 
estrutura e a função de um tecido por meio da utilização de uma célula ou de um grupo 
de populações celulares. Assim sendo, neste caso as células são o produto. A terapia 
celular se aplica em tratamentos de disfunções causadas por trauma, doenças, 
processos degenerativos precoces ou próprios do envelhecimento. Algumas terapias já 
são aplicadas com sucesso há bastante tempo, por exemplo em doenças cardíacas, 
eliminando necessidade de transplante; em queimaduras graves e extensas, reduzindo 
o tempo de internação e a morbidade; em casos de AVC, diminuindo seqüelas e tempo 
de internação; e no transplante autólogo de medula óssea. 
Muitos dos avanços na área de terapia celular estão intrinsicamente ligados aos 
progressos na área de células-tronco. Embora a origem das terapias com células-tronco 
adultas remonte à década de 1950, quando foi realizado o primeiro transplante de 
células da medula óssea (Appelbaum, 2007), foi a derivação, em 1981, de células-tronco 
embrionárias de camundongos (Evans et al., 1981) e, em 1998, de células-tronco 
embrionárias humanas (Thomson et al., 1998), que despertou um incomparável 
interesse científico, clínico e do público em geral em relação ao potencial de uso destas 
células para medicina regenerativa e engenharia de tecidos, uma vez que, por serem 
pluripotentes, as mesmas podem dar origem a qualquer tipo celular do organismo. Em 
2006, o desenvolvimento da técnica de reprogramação celular por Takahashi e 
Yamanaka (2006, 2007), permitindo a obtenção de células-tronco de pluripotência 
12 
 
induzida (iPS) por meio da manipulação genética de células adultas de um paciente, 
representou um marco adicional importantíssimo. 
Contudo, até o momento, não há terapias celulares baseadas no uso de células-tronco 
pluripotentes aprovadas pelo FDA (FDA, 2015). O único ensaio clínico com células 
derivadas de células-tronco pluripotentes, aprovado em 2009 pelo FDA, foi cancelado 
pela empresa patrocinadora (Geron) em 2011 (Lukovic et al., 2014). 
Cabe aqui também observar que, sendo a área de terapias celulares uma área de 
crescente importância no mundo, a mesma é objeto de estudo de uma outra Agenda 
Tecnológica Setorial (ATS) específica, que tratará deste sub-setor mais a fundo. 
 
2.4. Vacinas 
As vacinas são consideradas as melhores ferramentas de saúde pública, principalmente 
se for considerada a relação custo-benefício. Nem mesmo os antibióticos tiveram um 
efeito tão pronunciado sobre a redução da mortalidade da população mundial quanto 
as vacinas. Através de vacinação foi possível controlar nove das principais doenças em 
várias regiões do mundo: difteria, tétano, febre amarela, coqueluche (pertussis), 
poliomielite, sarampo, caxumba, rubéola e varíola, tendo a última sido erradicada a nível 
mundial em 1979 devido a um cuidadoso trabalho desenvolvido pela OMS - Organização 
Mundial da Saúde. Adicionalmente, grandes progressos têm sido feitos através da 
vacinação contra a gripe (influenza), hepatite B, pneumococos e Haemophilus influenzae 
tipo B. 
A origem do desenvolvimento de vacinas remonta ao final do século XVIII, quando 
Jenner verificou que ordenhadoras de vacas que entravam em contato com o vírus da 
varíola bovina, que não causa doença em humanos, se tornavam imunes à infecção com 
o vírus da varíola humana. As vacinas tradicionais, desenvolvidas desde então, em 
especial ao longo do século XX, podem ser voltadas para a prevenção de doenças 
bacterianas ou virais e geralmente têm como princípio ativo o patógeno atenuado ou 
inativado, de modo a causar resposta imune e geração de anticorpos nos indivíduos 
vacinados, porém sem risco de contração da enfermidade. 
Nas últimas décadas, porém, têm sido desenvolvidas vacinas recombinantes, baseadas 
na expressão de proteínas recombinantes do patógeno. O primeiro produto vacinal 
recombinante a ser aprovado para uso humano foi a vacina contra a hepatite B em 1986. 
Ela contém a proteína conhecida como antígeno de superfície da hepatite B (HBsAg), oqual forma multímeros de cerca de 85 a 155 moléculas do antígeno, resultando em 
partículas pseudo-virais (PPVs) tridimensionais que mimetizam o vírus e são 
imunogênicas (Roldão et al., 2010). 
13 
 
Mais recentemente, foram aprovadas duas vacinas recombinantes contra o papiloma 
vírus humano - HPV (Cervarix e Gardasil), produzidas pelas empresas GSK e Merck & Co, 
respectivamente. As mesmas contêm a principal proteína do capsídeo do vírus, 
denominada L1, na forma recombinante. Esta proteína forma “in vitro” partículas 
pseudo-virais tridimensionais que consistem de 72 pentâmeros de L1. Estas PPVs são 
imunogênicas, quando administradas em humanos. 
No período de 2010 a 2015, foram aprovadas outras vacinas recombinantes: 
 Bexsero (Novartis), uma vacina multicomponente do tipo sub-unidade contra 
meningite B, produzida em E. coli, aprovada na UE em 2013; 
 Flublok (Protein Sciences), uma vacina baseada em PPVs de hemaglutinina 
recombinante de 3 cepas de vírus influenza, produzida em células de insetos e 
aprovada nos EUA em 2013; 
 Provenge (sipuleucel-T, Dendreon), uma vacina aprovada em 2010 nos EUA e 
2013 na EU, composta por células do sangue periférico autólogo combinadas 
com fosfatase ácida prostática e fator estimulante de colônias de granulócitos e 
macrófagos recombinante produzido em células de insetos; 
 Dengvaxia (Sanofi Pasteur), uma vacina recombinante quimérica primeiramente 
aprovada no México, Brasil e Filipinas em dezembro de 2015, composta por 4 
versões do vírus atenuado da febre amarela, cada uma modificada 
geneticamente por meio da substituição dos genes codificantes das proteínas 
estruturais de envelope e de membrana do vírus da febre amarela pelos 
equivalentes de cada um dos 4 sorotipos do vírus da dengue. As cepas virais são 
produzidas em células Vero (OMS, 2009). 
Cumulativamente, as vacinas recombinantes representam cerca de 10% dos produtos 
biofarmacêuticos aprovados até 2014 para uso humano (Walsh, 2014). 
 
2.5. Produtos para diagnóstico “in vitro” e “in vivo” 
A tecnologia de hibridomas, desenvolvida por Köhler e Milstein em 1975, permitiu a 
obtenção de anticorpos com especificidade única e planejada, denominados anticorpos 
monoclonais. Além de sua utilização para fins terapêuticos, já discutida anteriormente, 
estes anticorpos são muito usados para fins de diagnóstico “in vitro” e “in vivo”. 
O uso “in vitro” consiste no emprego de anticorpos em imunoensaios realizados em 
laboratório, tais como ensaios imunoenzimáticos do tipo ELISA, “blots” e outros, sendo 
muito populares, por exemplo, em análises clínicas. Por serem usados em diminutas 
quantidades em cada ensaio, a escala de produção destes anticorpos é muito menor do 
que daqueles de fim terapêutico, e seus requerimentos de pureza, embora elevados, 
são ainda bem menores do que no caso dos MABs terapêuticos. Além disso, estes 
14 
 
produtos não requerem a condução de ensaios clínicos, com requerimentos regulatórios 
bastante abreviados e simplificados em comparação com os produtos de uso 
terapêutico. 
O uso “in vivo” consiste no desenvolvimento de anticorpos marcados (por exemplo, 
radiomarcados) para injeção em pacientes, com vistas ao diagnóstico “in situ” de 
tumores e outros. Neste último caso, por tratar-se de administração por via injetável em 
humanos, os requerimentos tecnológicos, de qualidade e regulatórios se assemelham 
àqueles que se aplicam aos MABs terapêuticos. Por não serem utilizados no paciente 
por repetidas vezes, pode não ser necessário o desenvolvimento de formas quiméricas 
ou humanizadas dos mesmos. 
Os produtos para diagnóstico “in vivo” aprovados são em pequeno número. Exemplos 
de produtos atualmente em comercialização são (Smith, 2012): 
 ProstaScint, aprovado em 1996 nos EUA, que é um MAB radiomarcado com In-
111, utilizado em pacientes diagnosticados por biópsia com câncer de próstata 
que estejam sob risco de metástase; 
 LeukoScan, aprovado em 1997 na UE, que é um MAB radiomarcado com Tc-99m 
que reconhece um antígeno de superfície presente em granulócitos ativados 
(NCA-90) e é indicado para localizar infecções e inflamações em pacientes com 
suspeita de osteomielite. 
 
 
3. Sistemas de produção empregados 
 
As proteínas recombinantes de uso terapêutico e vacinal são frequentemente 
glicoproteínas e, em geral, são moléculas grandes e complexas, em cujas cadeias 
polipeptídicas ocorrem modificações pós-tradução, sendo as principais delas as 
seguintes: 
 glicosilação: adição de oligossacarídeos a determinados aminoácidos, resultando 
na formação da parte glicídica de glicoproteínas; 
 -carboxilação; 
 -hidroxilação; 
 sulfatação; 
 fosforilação; 
 acetilação; 
 metilação; 
15 
 
 clivagem de peptídeos. 
Estas modificações pós-tradução são muito importantes, pois têm impacto na atividade 
biológica, na estabilidade e na imunogenicidade dos produtos recombinantes. 
Modificações pós-tradução não realizadas ou realizadas com padrões diferentes dos 
padrões característicos das células humanas podem resultar em baixa atividade 
biológica, reduzida estabilidade e alta imunogenicidade, o que inviabilizaria o seu uso 
comercial. A glicosilação pode afetar, ainda, o dobramento proteico, o transporte da 
proteína e seu direcionamento ao alvo, assim como o reconhecimento e ligação ao seu 
alvo. 
Por estas razões, para a produção de uma proteína recombinante, o conhecimento 
prévio de sua estrutura e a escolha do sistema de expressão do gene de interesse são 
cruciais. 
 
3.1. O sistema de expressão 
A escolha de uma célula hospedeira apropriada para clonagem do gene de interesse, ou 
seja, a escolha de um sistema de expressão adequado, é fundamental. 
Bactérias em sua quase totalidade não realizam a glicosilação e, por isso, só podem ser 
empregadas para a expressão de proteínas não glicosiladas, tais como a insulina, ou de 
proteínas glicosiladas cuja atividade biológica não seja fortemente afetada pela falta da 
porção glicídica, tais como o fator estimulante de colônias de granulócitos (G-CSF). 
Dentre as células eucarióticas, capazes de realizar a glicosilação, a estrutura dos 
oligossacarídeos ligados à cadeia de resíduos de aminoácidos pode variar muito, devido 
à potencialmente enorme diversidade de estruturas possíveis, resultante de: 
 sequência de monossacarídeos; 
 posição das ligações glicosídicas; 
 configuração alfa ou beta da ligação glicosídica; 
 número de pontos de ramificação; 
 posição das ramificações. 
As glicoproteínas humanas em geral possuem porções glicídicas de estrutura 
denominada complexa, com várias ramificações, que resultam em moléculas 
“multiantenárias”, sendo que o núcleo inicial rico em manose recebe outros açúcares e 
as ramificações terminam em ácido N-acetil neuramínico (NANA), também conhecido 
como ácido siálico. Quando se produz uma proteína humana recombinante para fins de 
terapia de reposição, geralmente o objetivo é produzir uma cópia o mais fidedigna 
possível da proteína nativa presente em organismos saudáveis, portanto com padrão de 
16 
 
glicosilação o mais próximo possível do padrão característico de proteínas sintetizadas 
por células humanas. 
A estrutura glicídica resultante é determinada pelo repertório de glicosidases e 
glicosiltransferases presentes na célula hospedeira (não há um “molde”, como na 
síntese da cadeia de resíduos de aminoácidos), assim como pela disponibilidade de 
açúcares precursores no meio e pelas condições de cultivo (composição do meio de 
cultivo, temperatura, pH, concentração de determinados metabólitos, etc.). 
Células de mamíferos apresentam padrão de glicosilação semelhante ao conferido por 
células humanas e, por isso, consistem no sistema de expressão mais empregado para a 
produção de biofármacos. Por outro lado, leveduras, células de insetos e células vegetais 
têm como característica produzirem estruturas glicosiladas ricas em manose,que 
costumam ser imunogênicas em humanos. 
Um exemplo de proteína altamente glicosilada é a eritropoietina (EPO), onde cerca de 
40% da massa molecular se refere à porção glicídica e apenas cerca de 60% se refere à 
porção polipeptídica. A alteração do padrão de glicosilação tem um impacto muito forte 
sobre o ponto isoelétrico das moléculas de EPO e sobre a sua atividade biológica e 
estabilidade, de modo que as farmacopeias mundiais estabelecem qual a faixa de 
glicoformas da EPO, caracterizadas por seu ponto isoelétrico, que pode estar contida no 
produto final destinado ao paciente. As glicoformas não desejadas devem ser 
minimizadas durante o processo de cultivo celular e aquelas remanescentes têm que ser 
necessariamente removidas durante o processo de purificação. 
Apenas em casos específicos, onde excepcionalmente a proteína nativa é rica em 
glicanos com manoses expostas, como ocorre no caso do biofármaco 
glucocerebrosidase, é interessante expressar uma proteína glicosilada em sistemas de 
expressão que sintetizam estruturas glicosiladas ricas em manose. No caso da 
glucocerebrosidase, o produto da Genzyme, produzido em células de mamíferos da 
linhagem CHO (“Chinese hamster ovary cells”), necessita passar por uma etapa adicional 
de processamento, após a purificação, para remoção parcial da porção glicídica, de 
modo a expor as manoses da estrutura central dos glicanos. Por isto, recentemente a 
Protalix desenvolveu a glucocerebrosidase expressa em células de cenoura, a qual já é 
biossintetizada com manoses expostas. Contudo, cabe ressaltar que esta é uma situação 
de exceção, visto que a quase totalidade das glicoproteínas humanas apresenta 
glicosilação do tipo complexo, com ácidos siálicos terminais. 
Os efeitos da glicosilação podem ser também explorados para melhorar as propriedades 
do produto, por exemplo usando técnicas de engenharia de proteínas para gerar 
moléculas hiperglicosiladas. A empresa Amgen desenvolveu, sem perda de atividade 
biológica nem aumento de imunogenicidade, uma EPO hiperglicosilada, com 2 sítios de 
glicosilação extras em adição aos 4 sítios presentes na molécula nativa, e com isto 
17 
 
obteve uma maior estabilidade, resultando em uma meia vida três vezes superior à da 
EPO recombinante tradicional e tornando menos frequente a necessidade de 
administração do biofármaco no paciente. 
Outros aspectos relevantes na escolha do sistema de expressão são: 
 se a célula hospedeira secreta a proteína recombinante ou a acumula 
intracelularmente; 
 se a célula apresenta crescimento robusto em biorreatores agitados em grande 
escala; 
 se a célula apresenta características que aumentam a segurança contra possíveis 
contaminações, por exemplo virais. 
As células de mamíferos se consolidaram como o principal sistema de expressão na 
indústria biofarmacêutica e atualmente são responsáveis pela produção de 52% dos 
biofármacos aprovados. Bactérias representam 19%, leveduras 16,5%, células humanas 
4% e outros 8,5% (Walsh, 2014). Dentre as células de mamíferos, a linhagem CHO é a 
predominante, respondendo sozinha por 35,5% dos biofármacos aprovados (ou 68,2% 
dos produtos produzidos em células de mamíferos). Isto se deve ao fato de que as 
células de mamíferos secretam as proteínas recombinantes para o meio de cultivo, 
facilitando e barateando os processos de purificação do produto, e que as células CHO 
especificamente podem ser cultivadas de forma robusta em suspensão em grandes 
biorreatores e são um mau substrato para a replicação de vírus que causam doenças em 
humanos, conferindo maior segurança diante de possíveis contaminações virais do 
processo. 
 
3.2. O processo de cultivo celular 
Apesar dos requerimentos mais sofisticados de bioprocessos baseados em células 
animais, incluindo a necessidade de meios de cultivo que são caros e, tipicamente, 
possuem da ordem de 50 diferentes componentes, cerca de 60%-65% de todas as 
proteínas recombinantes terapêuticas vêm sendo produzidas em células animais (de 
mamíferos, humanas e de insetos) geneticamente modificadas (Jesus e Wurm, 2011; 
Walsh, 2014). 
Devido à demanda crescente por biofármacos, são grandes os esforços para aprimorar 
a tecnologia dos bioprocessos baseados em cultivos de células de mamíferos, visando a 
um aumento de produtividade dos processos produtivos e a uma redução de custos 
(Bhattacharyya et al., 2003; Butler, 2005; Meeks e Josephson, 2006; Jesus e Wurm, 
2011). Para proteínas robustas, de difícil degradação, tais como anticorpos monoclonais 
e algumas outras glicoproteínas, a batelada alimentada representa uma alternativa de 
menor nível de complexidade que, quando adequadamente estabelecida, permite a 
18 
 
obtenção de elevadas concentrações de células e produtos. Já no caso de proteínas mais 
sensíveis, como enzimas e alguns dos fatores sanguíneos, a adoção de processos 
contínuos se faz necessária. Quando operados sob condições otimizadas, os processos 
contínuos permitem produzir a molécula de interesse com alta qualidade e elevada 
produtividade volumétrica, fornecendo as maiores quantidades de produto por tempo 
a partir de reatores de volume relativamente reduzido. 
 
O cultivo celular em biorreatores 
Células de mamíferos vêm sendo cultivadas “in vitro” em laboratório há mais de 100 
anos, porém foi apenas na segunda metade do século XX que a pesquisa voltada para 
aspectos tecnológicos e ampliação de escala foi intensificada, motivada pelos avanços 
na área de vacinas virais produzidas em cultivos celulares (Merten, 2006; Kretzmer, 
2002). 
Diferentes tipos de biorreatores podem ser utilizados para o cultivo de células animais, 
tais como garrafas rotatórias (“roller bottles”), reatores do tipo coluna de bolhas (“air 
lift”) e reatores de fibras ocas. Contudo, os biorreatores do tipo tanque agitado para o 
cultivo de linhagens celulares adaptadas ao crescimento em suspensão têm se mostrado 
os mais vantajosos, permitindo a obtenção de elevadas concentrações de produto, 
superiores a 5 g/L (Jayapal et al., 2007; Jesus e Wurm, 2011). 
 
Os modos de operação de biorreatores 
A nível industrial, os processos de cultivo celular com biorreatores agitados são, em sua 
maioria, operados em modo batelada ou batelada alimentada (Figura 1). Proteínas 
estáveis, como por exemplo anticorpos monoclonais, vêm sendo obtidas em larga escala 
em processos em batelada alimentada, uma vez que soluções de alimentação de 
nutrientes de composição otimizada, aliadas a estratégias otimizadas de adição das 
mesmas ao biorreator, têm permitido alcançar altas concentrações celulares (da ordem 
de 30x106 células/mL) e altas concentrações de produto (da ordem de várias g/L). 
Cultivos contínuos simples, contudo, são primordialmente utilizados para estudos 
fisiológicos (Griffiths, 1992) e não representam uma boa alternativa para processos 
produtivos, pois, devido à baixa taxa específica de crescimento das células, a taxa de 
diluição mediante a qual se pode operar é limitada e a concentração máxima de células 
que se pode obter é relativamente baixa. Por outro lado, processos contínuos com 
reciclo celular, mais conhecidos na área biofarmacêutica como processos em perfusão, 
são capazes de superar esta limitação. A retenção das células no biorreator, através do 
uso de equipamentos adequados de separação sólido-líquido, permite a remoção 
19 
 
contínua de metabólitos tóxicos e a renovação contínua do meio de cultivo, a taxas 
crescentes, de modo a prover com nutrientes a concentração crescente de células (Chico 
et al., 2008). A partir de uma dada concentração celular, pode-se realizar uma remoção 
controlada de células, alcançando-se um estado estacionário, no qual pode-se operar a 
altas densidades celulares por períodos de semanas ou meses (Wurm, 2004; Woodside 
et al., 1998; Castilho e Medronho, 2008). 
Desta forma, são obtidas altas concentrações de produto no biorreator e nasua 
corrente de saída, resultando em elevadas produtividades volumétricas e baixo tempo 
de residência do produto no interior do biorreator. A alta densidade celular alcançada 
no processo em perfusão permite, ainda, que o meio de cultivo contenha menos 
suplementos nutricionais, pois as células produzem e secretam fatores de crescimento 
e outras proteínas (Woodside et al., 1998; Castilho e Medronho, 2008). Contudo, a 
manutenção por um longo período de um processo contínuo, portanto um sistema 
aberto, acoplado a um sistema de separação sólido-líquido geralmente externo, eleva o 
nível de complexidade operacional e aumenta os riscos de contaminação (Shukla et al., 
2010). Por esta razão, a adoção de processos em perfusão em escala industrial 
inicialmente permaneceu restrita a proteínas sensíveis, que necessitam ser removidas 
rapidamente do biorreator para manterem sua funcionalidade, tais como o Fator VIII da 
coagulação sanguínea e diversas enzimas. Contudo, nos últimos anos, diante da 
necessidade de intensificação dos processos de produção de biofármacos e de redução 
de custos dos mesmos, tem se verificado uma tendência crescente de adoção de 
processos em perfusão para a obtenção de proteínas tanto sensíveis quanto estáveis. 
 
 
Figura 1 – Vista esquemática dos diferentes modos de operação de biorreatores em 
suspensão: batelada, batelada alimentada, contínuo simples e perfusão. 
 
3.3. O processo de purificação 
Os níveis de pureza requeridos para produtos injetáveis de uso humano são 
elevadíssimos. Regras rígidas, estabelecidas pelas agências regulatórias, têm que ser 
atendidas, para que contaminantes críticos, tais como DNA e proteínas residuais da 
Batelada Batelada alimentada Contínuo simples Perfusão
Alimentação Suspens
de células
ão
Perfundido
Equipamento
de retenção
celular
Alimentação Alimen-
tação
20 
 
célula hospedeira, presentes em diminutas concentrações, sejam removidos. Por conta 
disto, os processos de purificação de biofármacos consistem de inúmeras etapas 
sequenciais, incluindo vários estágios sofisticados de cromatografia, para alcançar o 
grau de pureza requerido para o produto. 
A necessidade de adoção de inúmeras etapas de separação e purificação, explorando 
diferentes propriedades das proteínas e demais biomoléculas presentes (tais como 
carga elétrica, tamanho, afinidade bioespecífica e hidrofobicidade superficial), acarreta 
em perdas de produto que se acumulam ao longo das etapas. Assim, ao mesmo tempo 
em que o grau de pureza vai se elevando, a recuperação (ou rendimento) vai decaindo. 
Em produtos biofarmacêuticos produzidos em bactérias, as quais geralmente acumulam 
o produto como agregados insolúveis intracelulares (corpos de inclusão), são 
necessárias etapas adicionais de rompimento celular, separação sólido-líquido, 
reenovelamento proteico e remoção de contaminantes intracelulares liberados na 
etapa de rompimento. Em função disto, os rendimentos globais ao final das etapas de 
purificação podem ser tão baixos quanto 10%, ou seja, com perdas acumuladas de 
produto de até 90%. 
Mesmo quando são empregadas células de mamíferos, que secretam a proteína 
recombinante para o meio extracelular, portanto sem haver contaminação com 
inúmeras proteínas intracelulares, os rendimentos globais não são elevados, podendo 
estar na faixa de 30% a 70%. Os níveis de recuperação global alcançados no 
processamento “downstream” têm impacto direto sobre a escala do cultivo celular e o 
dimensionamento dos primeiros equipamentos de separação, impactando tanto em 
custos operacionais quanto em investimento capital. 
É por estas razões que, considerando o processo produtivo como um todo, os processos 
de produção de proteínas terapêuticas recombinantes são caracterizados por etapas de 
recuperação e purificação (“downstream processing”) que são responsáveis por até 80% 
dos custos de produção. A fração do custo devido à recuperação do produto está 
fortemente relacionada ao número de etapas envolvidas, uma vez que o tempo de 
processamento cresce e o rendimento do produto decresce com o aumento do número 
de etapas. 
Uma forma de reduzir o número de etapas de recuperação e purificação do produto é 
buscar integrar etapas, substituindo várias etapas de menor seletividade por uma etapa 
mais seletiva, tal como a cromatografia de afinidade, atingindo o mesmo resultado final. 
A adsorção por afinidade tem como base a seletividade e a reversibilidade das 
interações entre a proteína de interesse e o ligante, podendo resultar em elevadíssimos 
fatores de purificação e elevada recuperação do produto. No entanto, os ligantes de 
afinidade são geralmente moléculas caras e sujeitas à degradação, razão pela qual os 
adsorventes de afinidade geralmente têm vida útil limitada. 
21 
 
Por outro lado, a adsorção baseada em troca iônica ou em interação hidrofóbica é 
realizada utilizando adsorventes de menor custo e maior estabilidade, com maior vida 
útil, contribuindo, portanto, para a redução dos custos associados às etapas de 
“downstream processing”. Estas técnicas se baseiam, respectivamente, na diferença de 
carga elétrica ou de hidrofobicidade superficial das proteínas de uma mistura para 
promover a separação das mesmas. Embora apresentem menor seletividade, sua 
combinação com etapas de afinidade pode resultar em processos eficientes de 
purificação, satisfatórios tanto em termos de desempenho quanto de custo. 
 
 
4. Tecnologias envolvidas na produção de biofármacos 
 
Para o desenvolvimento de novos produtos biofarmacêuticos e de seus respectivos 
processos produtivos, um grande número de etapas tem que ser trilhado, envolvendo 
múltiplas tecnologias e requerendo “expertises” e recursos humanos especializados 
oriundos de diferentes áreas do conhecimento. 
Para desenvolver uma molécula totalmente nova, são requeridas etapas de descoberta, 
identificação e validação de novos alvos. Já para aprimoramentos de produtos 
existentes (“biobetters”) passa-se diretamente a uma etapa posterior, de modificação e 
desenvolvimento da molécula, enquanto para produtos biossimilares, que devem 
necessariamente ser comparáveis a produtos de referência cuja patente tenha expirado, 
inicia-se o desenvolvimento do produto com o desenvolvimento de uma linhagem 
celular produtora da proteína de referência. 
 
4.1. Descoberta, identificação e validação de novos alvos 
Na área de biofármacos, as descobertas das ciências biomédicas básicas são de 
fundamental utilidade para o desenvolvimento de novos produtos. Conhecer a base 
molecular de uma doença pode ser a chave para identificar uma biomolécula que possa 
ser usada para o tratamento da mesma. 
Um exemplo muito atual é uma descoberta da área básica, realizada em 2003, que 
resultou na aprovação em 2015, portanto 12 anos depois, de dois produtos de uma nova 
classe de drogas contra o colesterol (MABs anti-PCSK9). O desenvolvimento destes 
produtos foi possível devido à descoberta de que uma serina protease, denominada pró-
proteína convertase subtilisina/kexina tipo 9 (PCSK9), se liga ao receptor de colesterol 
LDL, induzindo a degradação desse receptor e resultando em um aumento no nível de 
22 
 
LDL circulante (Abifadel et al., 2003). Anticorpos monoclonais capazes de inibir a PCSK9 
permitem, portanto, que mais receptores de LDL estejam disponíveis e possibilitam, 
assim, uma redução dos níveis de colesterol circulante (Ferreira et al., 2012; Lambert et 
al., 2012). Os dois primeiros produtos desta classe, alirocumab (Sanofi e Regeneron) e 
evolocumab (Amgen), foram aprovados pelo FDA em julho e agosto de 2015, 
respectivamente. 
Para acelerar e-ou facilitar a identificação de novos alvos, antígenos e outras moléculas 
visando à descoberta de novas moléculas, ferramentas ômicas (genômica, proteômica, 
etc.), bibliotecas aleatórias de moléculas (ex. “phage display” de Fab ou peptídeos, 
“yeast display”, “ribosome display”,etc.), bancos de tumores e de órgãos e tecidos 
doentes e ferramentas de alta capacidade (“high throughput”) podem ser empregadas. 
Além disso, RNA de interferência e RNA anti-senso podem ser usados no estudo de vias 
de sinalização e de fenótipos decorrentes de perda de função, enquanto animais 
transgênicos “knock-in” e “knock-out” podem ser empregados no estudo de fenótipos 
decorrentes da não expressão ou hiperexpressão de determinados genes, visando à 
descoberta de novos alvos. 
 
4.2. Desenvolvimento de novas moléculas 
Técnicas de “protein engineering” ou engenharia de proteínas (ex. deleção de domínios, 
alterações projetadas em sequências, etc.) podem ser aplicadas no desenvolvimento 
planejado de proteínas com estrutura modificada, visando à obtenção de moléculas com 
propriedades melhoradas (estabilidade, atividade biológica, etc.). Uma vez planejadas 
as modificações desejadas nas proteínas, as alterações necessárias para alcançar as 
mesmas são realizadas a nível dos genes que as codificam. 
Em especial na área de anticorpos, um grande número de tecnologias foi desenvolvido 
nos últimos anos, tais como: 
 uso de tecnologias baseadas em bibliotecas aleatórias de moléculas (ex. “phage 
display” de Fab ou peptídeos, “yeast display”, “ribosome display”, etc.), 
aplicadas na identificação de pares receptor-ligante, para desenvolvimento de 
novos anticorpos com especificidade desejada; 
 uso de ferramentas computacionais baseadas na estrutura do antígeno para 
desenho “in silico”, aplicadas no desenvolvimento de anticorpos com interações 
moleculares aperfeiçoadas; 
 uso de técnicas de glicoengenharia de anticorpos, aplicadas na modulação da 
afinidade de ligação da região Fc de anticorpos terapêuticos a diferentes 
receptores (FcγRs), visando a aumentar as funções efetoras imunes dependentes 
desses receptores; 
23 
 
 uso de ferramentas de “antibody engineering” ou engenharia de anticorpos, 
aplicadas na realização de modificações na sequência Fc, visando a melhorar as 
propriedades farmacocinéticas do produto. 
 uso de técnicas “in vitro” (ex. baseadas em “display” de mRNA/cDNA), aplicadas 
na produção de anticorpos de domínio único (“nanobodies”), para o 
desenvolvimento de moléculas ligantes menores e mais estáveis; 
 uso de técnicas para obtenção de sequências codificantes de anticorpos 
totalmente humanos obtidos diretamente de indivíduos cujo sistema 
imunológico tenha respondido com sucesso a diferentes doenças, para o 
desenvolvimento de novos anticorpos terapêuticos com especificidade desejada 
que já tenham passado por uma seleção natural pelo sistema imunológico 
humano em resposta a doenças; 
 uso de animais transgênicos de pequeno porte (ex. ratos e camundongos) 
portando genes de imunoglobulinas humanas, aplicados no desenvolvimento de 
novos anticorpos monoclonais humanos (“fully human”), visando à obtenção de 
anticorpos humanos com especificidade desejada; 
 uso de ferramentas de manipulação de anticorpos, aplicadas no 
desenvolvimento de fragmentos de anticorpos (ex. Fab, scFv e fragmentos de 
terceira geração), visando à obtenção de moléculas com propriedades desejadas 
(ex. afinidade e avidez pelo antígeno, meia-vida e distribuição, valência, 
penetração em tecidos e bioatividade); 
 uso de técnicas para desenvolvimento de anticorpos de outras espécies (ex. 
camelídeos) ou seus fragmentos, aplicadas na obtenção de anticorpos 
compostos por cadeias idênticas, visando ao desenvolvimento de anticorpos 
funcionais cujo processo de expressão/produção seja simplificado; 
 desenvolvimento de anticorpos biespecíficos por meio do uso de ferramentas de 
engenharia de proteínas para obtenção de anticorpos que reconheçam dois 
alvos. 
Adicionalmente, a conjugação ou fusão de diferentes moléculas pode levar ao 
desenvolvimento de novos produtos. Técnicas de fusão de sequências gênicas, voltadas 
para o desenvolvimento de proteínas compostas por dois ou mais componentes 
peptídicos ou proteicos combinados, podem ser usadas para obter proteínas de fusão 
não nativas com propriedades melhoradas e/ou diferenciadas. Um exemplo foi o 
desenvolvimento da corifolitropina alfa, que consiste no hormônio folículo estimulante 
(FSH) fusionado, em sua região C-terminal, ao peptídeo C-terminal de 28 aminoácidos 
da gonadotrofina coriônica humana (hCG), o qual possui 4 sítios de O-glicosilação. A 
fusão do peptídeo aproximadamente dobrou o tempo de meia vida em comparação com 
o FSH recombinante convencional, possibilitando substituir injeções de FSH diárias por 
uma injeção semanal de corifolitropina alfa (Binder e Skerra, 2015). 
24 
 
Técnicas de glicoengenharia para obtenção de formas hiperglicosiladas e fusão com 
polietilenoglicol (PEG) são outras alternativas para o desenvolvimento de proteínas 
aprimoradas, com maior tempo de meia vida circulante. 
Além disso, é importante ressaltar as técnicas de conjugação química de pequenas 
moléculas a anticorpos, adotadas para desenvolver os anticorpos conjugados a drogas 
(“antibody-drug conjugates”, ADCs), que são capazes de direcionar as drogas (ex. 
radioisótopos oncológicos) às células tumorais alvo, reduzindo, portanto, efeitos 
adversos decorrentes da ação da droga sobre células normais (não tumorais). 
 
4.3. Escolha da plataforma de expressão e desenvolvimento de 
linhagens ou organismos produtores de proteínas recombinantes 
Como discutido anteriormente, em função das características da molécula de interesse, 
deve ser escolhido um sistema de expressão adequado, que proporcione corretamente 
a síntese da proteína e a realização das modificações pós-tradução necessárias. 
Uma vez escolhido o sistema de expressão dentre as diversas opções (células 
microbianas, de mamíferos, de insetos ou vegetais, ou plantas e animais transgênicos), 
torna-se necessário realizar a modificação genética no mesmo, para que o produto de 
interesse passe a ser produzido. Para tal, é necessário dominar tecnologias relacionadas 
à: 
 otimização de sequências de DNA para aumento do nível de expressão na célula 
hospedeira; 
 síntese do gene e construção do vetor recombinante; 
 uso de linhagens hospedeiras consolidadas ou novas e sua transformação-
transfecção para inserção do DNA heterólogo; 
 emprego de tecnologias “high throughput” para isolamento e seleção de clones 
celulares; 
 preparação de bancos celulares sob condições de BPF e sua caracterização-
certificação sob condições de BPL. 
 
4.4. Etapa de produção da proteína recombinante 
Uma vez desenvolvido o organismo produtor da proteína de interesse, é preciso 
desenvolver a tecnologia de propagação da célula ou organismo transgênico (“upstream 
processing”), de modo a propiciar a produção da proteína. É importante determinar se 
as células devem ser adaptadas ao crescimento em suspensão ou se devem ser 
propagadas aderidas a superfícies. 
25 
 
Ferramentas ômicas (ex. metabolômica, glicômica, etc.) podem ser empregadas para a 
comparação de células em suspensão ou aderidas, de diferentes clones e de meios de 
cultivo, assim como para a compreensão e aprimoramento do processo de cultivo 
celular. Técnicas de engenharia bioquímica podem ser utilizadas para a avaliação de 
diferentes meios de cultivo e otimização dos processos de cultivo, os quais podem ser 
conduzidos em diferentes tipos de biorreatores (do tipo tanque agitado, do tipo “Wave”, 
etc.), com ou sem bolsas descartáveis, operados em diferentes modos de operação 
(batelada, batelada alimentada ou perfusão). A seleção destes (meio de cultivo, tipo e 
modo de operação do biorreator, etc.) é crucial para garantir a produtividade do 
processo e a qualidade do produto. 
Plataformas de mini-biorreatores podem ser usadas para permitir o desenvolvimento 
dos processos com maior rapidez e menores custos. A automação dos processos traz 
benefícios e robustez e deve ser investigada. Após desenvolvido o processo, deve-seproceder à ampliação de escala do mesmo. 
Embora os biorreatores do tipo tanque agitado largamente dominem a indústria 
biofarmacêutica e não se vejam muitos estudos voltados para novas geometrias de 
biorreatores, há uma tendência forte atualmente na indústria biofarmacêutica pelo uso 
de biorreatores com bolsas descartáveis, devido à flexibilidade que os mesmos 
proporcionam e aos menores requerimentos de validação dos procedimentos de 
limpeza e esterilização dos equipamentos entre corridas sucessivas. Existem hoje, no 
mercado, diferentes modelos de biorreatores do tipo tanque agitado com bolsas 
descartáveis, e estes tendem a predominar nos próximos anos. 
Adicionalmente, há também uma tendência no setor industrial hoje de migração para 
os processos contínuos com reciclo celular (perfusão), devido às elevadas 
produtividades volumétricas que os mesmos proporcionam, à possibilidade de operação 
em estado estacionário, com ganhos em termos da consistência do produto e da 
automação do processo, e ao menor tempo de residência do produto no biorreator, 
permitindo o uso contínuo dos equipamentos de separação e purificação. 
 
 4.5. Etapas de separação de células e purificação da proteína 
recombinante 
Os processos de recuperação e purificação (“downstream processing”) na indústria 
biofarmacêutica têm sido tradicionalmente baseados fortemente em técnicas de 
cromatografia líquida de proteínas e conduzidos em batelada. Contudo, em decorrência 
dos avanços ocorridos no desenvolvimento de linhagens celulares e no processo 
“upstream”, que permitiram o aumento das concentrações de produto alcançadas no 
biorreator, o uso de sistemas não cromatográficos de purificação, tais como 
26 
 
precipitação fracionada de proteínas e extração em duas fases aquosas, tem passado a 
ser estudado para a purificação de biofármacos. 
Estes processos não cromatográficos, assim como novas configurações multicolunas de 
processos cromatográficos, podem ser operados em modo contínuo, o que vem sendo 
investigado por várias grandes empresas biofarmacêuticas, com o objetivo de 
desenvolver uma plataforma tecnológica contínua e com “upstream” e “downstream” 
integrados. 
Dentre os processos cromatográficos, novos adsorventes baseados em suportes 
convectivos (como membranas microporosas e monolitos), assim como resinas 
multimodais, que combinam dois princípios de separação em uma só etapa, têm sido 
bastante estudados e devem ser incorporados em processos de novos produtos que se 
encontram em desenvolvimento. 
Finalmente, considerando os cada vez mais rígidos requerimentos regulatórios 
referentes a contaminantes críticos relacionados ao processo (DNA, “host-cell 
protein”/HCP, endotoxinas, vírus, etc.) ou ao produto (agregados, isoformas oxidadas, 
glicoformas indesejadas, etc.), torna-se muito importante o estudo de novas técnicas e 
novas estratégias de remoção de contaminantes críticos. 
 
 4.6. Ferramentas analíticas e de caracterização da proteína 
recombinante 
Para o desenvolvimento de um biofármaco, seja ele inovador ou biossimilar, é 
necessário ter bem estabelecidas e validadas ferramentas analíticas de determinação de 
concentração e atividade biológica/potência do produto, assim como empregar técnicas 
avançadas de caracterização bioquímica e físico-química são requeridas para 
determinar propriedades como estrutura proteica, pureza, padrão de glicosilação e 
outras modificações pós-tradução. 
Durante o desenvolvimento, é possível que a caracterização seja terceirizada junto a 
laboratórios prestadores de serviços. Contudo, uma parte destas técnicas analíticas será 
empregada posteriormente, durante a produção comercial do biofármaco, no controle 
de qualidade dos lotes produzidos. Portanto, o suprimento dos inúmeros reagentes e 
equipamentos requeridos, geralmente importados (e, no caso dos reagentes, 
perecíveis), assim como a disponibilidade de peças de reposição e de serviços de 
manutenção dos equipamentos, é de suma importância para o bom funcionamento do 
setor. 
Para desenvolvimento do processo, é necessário também confeccionar os bancos 
celulares sob condições de Boas Práticas de Fabricação (BPF) e certificá-los sob 
27 
 
condições de Boas Práticas de Laboratório (BPL) quanto à identidade, ausência de 
contaminantes e aspectos genéticos das células. Estas são atividades que podem ser 
realizadas externamente à empresa. 
O processo de purificação também precisa ser certificado em relação à sua capacidade 
de remoção de eventuais vírus que possam vir a contaminar o processo. Os testes para 
validação da remoção viral requerem Boas Práticas de Laboratório e envolvem a 
montagem de modelos “scale-down” do processo “downstream”, procedendo-se à 
injeção deliberada de grandes quantidades de diferentes vírus modelo indicados pelas 
agências regulatórias (por ex., conforme a norma Q5A do ICH) e à quantificação da carga 
viral remanescente ao longo das diferentes etapas do processo de purificação. Como a 
manipulação e quantificação de vírus são atividades muito especializadas, é comum que 
esta atividade seja realizada externamente à empresa. 
 
4.7. Formulação e administração da proteína recombinante 
A formulação é muito importante para a estabilidade do biofármaco e seu tempo de 
prateleira, assim como para evitar a formação de agregados do produto, os quais em 
geral são imunogênicos se injetados em um paciente. A formulação também está 
fortemente inter-relacionada com a forma de apresentação (por ex., líquida ou 
liofilizada) do produto. A eliminação, da formulação, de componentes de origem animal 
e/ou que não sejam quimicamente definidos, preconizada pelas agências regulatórias, 
tem motivado a busca por novos componentes de formulação, tais como proteínas 
recombinantes, aminoácidos e açúcares. A redução de custos de proteínas 
recombinantes (por ex. albumina humana recombinante) é de grande interesse para seu 
uso em formulação de biofármacos. Nanopartículas também têm sido investigadas para 
estabilização de biofármacos. 
A forma de administração é um fator importante na área de biofármacos, já que a 
adoção da via oral convencional ainda se mostra inviável, devido à baixa permeabilidade 
intestinal das proteínas e à sua rápida degradação no trato digestivo. Por isto, os 
biofármacos hoje em dia são injetáveis, porém esforços vêm sendo adotados com 
diversos objetivos no sentido de desenvolver vias de administração alternativas ou, pelo 
menos, reduzir o número de injeções requeridas. 
Em termos de vias de administração alternativas, vem sendo investigada a via por 
inalação e também o uso de estratégias para viabilizar a adoção da via oral, tais como 
“coating” com polímeros que previnam a degradação no estômago, uso de inibidores de 
proteases para reduzir proteólise e formulação com substâncias (por ex., ácidos graxos, 
fosfolipídeos, etc.) que aumentem a permeabilidade e a absorção do produto. 
28 
 
A redução do número de injeções está diretamente associada à estabilidade da molécula 
e à formulação, e pode ser alcançada por meio de: 
 desenvolvimento de formas hiperglicosiladas mais estáveis por meio de 
glicoengenharia; 
 fusão a peptídeos (por ex., peptídeo C-terminal glicosilado de hCG) ou a 
proteínas (por ex., albumina ou região Fc de IgGs) para aumento da estabilidade 
do produto; 
 peguilação de proteínas para aumento da sua meia vida. 
Por fim, o emprego de dispositivos de liberação controlada e a escolha do dispositivo 
médico (seringa, ampola, etc.) também são de fundamental importância e podem ter 
um impacto no êxito comercial do produto. Dispositivos tais como implantes, injeções 
livres de agulha e auto-injetoras têm sido investigadas (Konstantinov, 2015). 
No que diz respeito a formulações, mecanismos de liberação controlada ou direcionada 
e vias de administração, há muita convergência desta área com a área de 
Nanotecnologia (que é objeto de umaoutra ATS do setor saúde). Pode-se citar, por 
exemplo: 
 aptâmeros podem ser utilizados para direcionamento sítio-específico de 
moléculas; 
 nanopartículas poliméricas, proteicas (ex. Novavax) ou lipídicas podem ser 
empregadas para aumentar a imunogenicidade de vacinas 
 sistemas nanoestruturados podem ser usados para estabilização, liberação 
controlada, direcionamento sítio-específico ou redução de efeitos adversos de 
moléculas. 
 
4.8. Desenvolvimento não-clínico e clínico 
As últimas etapas a serem trilhadas no desenvolvimento do produto envolvem os 
ensaios não clínicos (anteriormente conhecidos como pré-clínicos) e clínicos, cujos 
resultados são determinantes para a aprovação ou não do produto para 
comercialização. São etapas longas e muito dispendiosas, que devem ser 
cuidadosamente planejadas e conduzidas. 
No que concerne aos ensaios não clínicos, busca-se globalmente reduzir o número de 
animais empregados nos ensaios tradicionais e desenvolver cada vez mais novos ensaios 
“in vitro” alternativos ao uso de animais de experimentação, que permitam, portanto, 
reduzir o uso de animais, sem comprometimento dos requisitos de segurança para que 
se possa prosseguir para os ensaios em humanos. 
29 
 
O termo “não-clínico” passou a ser usado em substituição ao termo “pré-clínico”, uma 
vez que alguns ensaios em animais não necessariamente precisam ser conduzidos 
previamente aos ensaios em humanos, podendo ser conduzidos em paralelo aos 
mesmos. 
No que diz respeito aos ensaios em humanos, uma das estratégias de regulação 
moderna consiste na realização de estudos clínicos de Fase 0, utilizando doses 
subterapêuticas em um número reduzido de indivíduos, permitindo avaliar 
precocemente as propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas de uma nova 
molécula, acelerando sua avaliação clínica (Mares-Guia, 2015). 
Também tem se buscado adotar protocolos clínicos, metodologias e técnicas analíticas 
e regulação moderna que permitam, já em estudos clínicos de Fase I, nos quais uma 
nova molécula é administrada pela primeira vez a um grupo de indivíduos, determinar 
a dose e periodicidade de administração, além de avaliar sua segurança, toxicidade e 
farmacocinética. 
O processamento de grandes números de amostras durante todas as fases de estudos 
clínicos, mas em especial durante a fase III, é um fator relevante, de modo que é de 
grande interesse o contínuo desenvolvimento de metodologias e técnicas analíticas e 
bioanalíticas de alta capacidade, que permitam: 
 identificar e quantificar biofármacos e, se for o caso, seus alvos moleculares; 
 identificar e quantificar anticorpos anti-droga (ADA) e avaliar se estes, quando 
identificados, são ou não anticorpos neutralizantes (NAB). 
As ferramentas, protocolos e equipamentos para recebimento, armazenamento seguro 
e análise estatística de dados oriundos de estudos clínicos também são de crucial 
importância. 
Considerando a necessidade de as empresas atuarem também no exterior, é importante 
o uso de ferramentas e metodologias modernas que permitam a geração de protocolos 
clínicos inovadores a serem aplicados na condução de estudos clínicos para o 
desenvolvimento de biofármacos no país e no exterior. 
 
 
5. A cadeia de desenvolvimento e produção na indústria 
biofarmacêutica: contratação de atividades de P&D 
externas 
 
30 
 
Produzir as grandes e complexas moléculas biológicas de forma consistente e 
reprodutível em escala industrial requer capacidades de manufatura muito mais 
sofisticadas do que as adotadas pela indústria farmacêutica para a produção dos 
tradicionais fármacos sintéticos (também conhecidos como “small molecules” ou 
pequenas moléculas). As etapas do processo discutidas acima têm que ser 
desenvolvidas, otimizadas, escalonadas e reproduzidas a cada lote. O desenvolvimento 
do processo produtivo é acompanhado pelas etapas de desenvolvimento do produto, 
conforme ilustra a Figura 2, e costuma consumir um período superior a 10 anos. 
 
 
Figura 2 – Desenvolvimento concomitante de produto e 
processo na área biofarmacêutica. 
 
A sofisticação dos produtos se reflete em custos. Historicamente, a indústria 
biotecnológica na área da saúde humana tem requerido maiores investimentos em 
pesquisa e desenvolvimento (P&D) proporcionalmente às vendas do que a indústria 
farmacêutica tradicional (Baras et al., 2012). Uma planta industrial de biológicos pode 
levar de 4 a 5 anos para ser construída e pode custar cerca de 6 vezes mais do que uma 
planta farmacêutica para manufatura de pequenas moléculas (McKinsey, 2014). As 
plantas operam baseadas em processos de relativamente longa duração, com 
rendimentos relativamente baixos, consumindo matérias-primas sofisticadas e de alto 
custo e requerendo recursos humanos altamente especializados. 
Por estas razões, um fator muito importante na indústria biofarmacêutica é a otimização 
do portfolio e a seleção de projetos de P&D, uma vez que o “pipeline” total, o tempo, os 
recursos e o investimento capital requeridos para produzir retornos esperados da 
aprovação de novos produtos estão fortemente relacionados ao portfolio selecionado 
para investimento em P&D (Baras et al., 2012). 
Em função da diversidade de produtos e também em decorrência da complexidade e 
sofisticação dos produtos e processos, um outro fator de destaque é que, na indústria 
biofarmacêutica internacional, mesmo em empresas de grande porte com numerosa 
equipe atuando na área de P&D, é muito comum a externalização das atividades de 
pesquisa e desenvolvimento, seja por meio da interação com laboratórios acadêmicos e 
31 
 
pequenas empresas de base tecnológica, como por meio da contratação de empresas 
prestadoras de serviços (“contract research organizations” – CROs e “contract 
manufacturing organizations” – CMOs). Atividades acessórias, porém também 
igualmente importantes, tais como desenvolvimento e validação de métodos analíticos 
para controle de qualidade, também são comumente realizadas externamente. Nos 
últimos anos, em especial no mercado voltado para produtos biossimilares, surgiram no 
mundo empresas que funcionam apenas com base na contratação externa de todas as 
etapas do processo, sem infra-estrutura interna nem de P&D nem de produção. Os 
poucos membros da equipe destas empresas costuman ter grande experiência 
acumulada anteriormente no desenvolvimento de biofármacos e, com base nesta 
experiência, escolhem os parceiros para a realização de cada etapa do processo, 
analisam e discutem os resultados e planejam as próximas etapas. Há biossimilares no 
mercado mundial aprovados por empresas deste tipo, sem infra-estrutura própria, 
baseadas apenas na externalização das atividades, inclusive da produção comercial por 
meio de CMOs parceiras. 
Considerando as etapas indicadas no esquema da Figura 2, é comum que muitas das 
etapas de P&D até o desenvolvimento do processo e da formulação sejam contratadas 
externamente pelas empresas junto a pequenas empresas de base biotecnológica ou 
junto a laboratórios de universidades e acadêmicos em geral. 
Já empresas do tipo CRO são comumente contratadas para a realização das atividades 
ligadas ao desenvolvimento do produto, desde sua caracterização até a condução dos 
ensaios em animais e humanos. As atividades a partir do escalonamento do processo, 
por sua vez, são frequentemente contratadas junto a empresas do tipo CMO. Múltiplos 
arranjos são possíveis, combinando etapas de P&D realizadas internamente e 
externamente junto aos diferentes tipos de “players” – academia, CROs e CMOs (Piza, 
2009). 
 
 
 
A expiração de patentes de biofármacos, que se iniciou com a expiração da patente da 
eritropoetina recombinante em 2004, causou mudanças significativas no setor 
biofarmacêutico em termos regulatórios e de mercado na última década. A agência 
regulatória europeia EMA foi a primeira a lançar uma regulamentação completa 
dedicada