Inside Bioprocessing: Dr. Patra on Biosimilars & Leadership

Pharma Now: Hola Dr. Patra, bienvenido a Pharma Now. Antes que nada, gracias por acompañarnos y por concedernos su tiempo. Estuve revisando su trayectoria, es realmente monumental. Ahora cuenta con más de un par de décadas de experiencia y ha sido uno de los primeros líderes en ayudar a establecer bioprocesos en India. Empecemos desde el principio. ¿De dónde es originalmente? ¿Odisha?

Dr. Ashok: Sí, nací y crecí en Odisha. Toda mi educación hasta el nivel de Máster fue en Odisha. De hecho, antes de esta entrevista, cuando me preguntó cuál fue el punto de inicio para involucrarme en los biológicos, intenté recordar qué fue lo que realmente lo desencadenó.

Se remonta a mis días de licenciatura en uno de los colegios más importantes. Mi profesor, el Dr. Shiva Prasad Mohanty, era un excelente docente de zoología. Nos hablaba de cómo los recursos biológicos podían utilizarse con fines comerciales. Ya en 1986 hablaba de cosas como el vermicompostaje a gran escala. Probablemente esa fue mi primera exposición a la idea del bioprocesamiento, usar gusanos para producir compost. Me fascinó, la forma en que se podían usar pequeños organismos para generar algo significativo.

Más tarde cursé mi MSc en Ciencias de la Vida, especializándome en genética y biología molecular. Fue entonces cuando comencé a entender cómo las bacterias desempeñan un papel tan vital en nuestros sistemas internos, particularmente en anatomía. Después del Máster, trabajé un par de años como profesor, y luego realicé mi doctorado (PhD) en North-Eastern Hill University en Shillong.

Después de eso me incorporé al National Institute of Immunology (NII) para mi primer postdoctorado. Ahí comenzó realmente mi trayectoria en bioprocesamiento. Bajo la supervisión del Dr. Panda, en lo que llamábamos el Product Development Lab, aprendí de forma práctica la optimización de procesos. El instituto mismo fue creado con la visión de desarrollar una vacuna, específicamente, una vacuna anticonceptiva contra hCG (human chorionic gonadotropin). El Dr. Talwar fue uno de los visionarios detrás de esa iniciativa.

Aunque desarrollar esa vacuna presentó muchos desafíos, también trabajamos en varios otros proyectos, como la producción de human growth hormone, ovine growth hormone y bovine growth hormone. Alrededor de 1998 estábamos usando lo que yo llamaría biorreactores primitivos. Empezamos con fermentaciones a pequeña escala de 2 litros, pero incluso escalar eso fue un gran reto.

Fue entonces cuando realmente aprendí control de procesos, oxígeno, pH, presión, estrategias de alimentación, todo. En ese entonces, la mayoría de los laboratorios microbianos sólo podían alcanzar 10–20 OD en cultivo. En nuestro laboratorio, logramos empujarlo hasta 50 OD. Ahora, por supuesto, 50 OD no se considera muy alto, pero a fines de los años 90 fue un gran logro.

Pero con la alta expresión llegó otro desafío. Las proteínas se producían en cuerpos de inclusión, agregados insolubles. La pregunta era: ¿cómo las purificamos y las replegamos para convertirlas en proteínas activas? Ahí comenzaron los retos de downstream.

Desarrollamos procesos para la solubilización y el replegado, y tuve la fortuna de ser parte de ese esfuerzo. Logramos que casi el 25–40% de la proteína estuviera en cuerpos de inclusión, lo cual se consideraba muy alto en ese momento. Pero el verdadero avance fue que pudimos optimizar el proceso para purificar la proteína en una forma soluble y activa con alrededor de 30% de recuperación.

Publicamos nuestro trabajo sobre el plegamiento y la caracterización de human growth hormone, y ese artículo desde entonces ha sido citado más de 300 veces. Ese fue uno de mis mayores logros. Después aplicamos procesos similares a otras proteínas como ovine y bovine growth hormones, con algunas modificaciones.

Hoy, por supuesto, con sistemas avanzados, los cultivos microbianos pueden alcanzar fácilmente 100–150 OD, pero en aquel entonces, lo que logramos en 1998 se consideraba de vanguardia. Aún recuerdo mirar dentro del vaso de fermentación y ver ese cultivo denso; se sentía como un momento histórico.

Pharma Now: Muy bien, esa fue su vida académica. ¿Cómo ocurrió el cambio hacia la industria?

Dr. Ashok: En los años 90, la tendencia para la mayoría de nosotros era clara: después de hacer un postdoctorado en NII, el siguiente paso era ir al extranjero, generalmente a EE. UU. NII era como una plataforma de lanzamiento; después de dos años de postdoctorado, todos aspiraban a oportunidades en el extranjero. Yo seguí ese mismo camino.

Debido a mi experiencia produciendo grandes cantidades de proteína en cuerpos de inclusión y purificándolas con éxito, un profesor en Estados Unidos me seleccionó y fui allí. Pero poco sabía yo que el camino no sería tan fluido como esperaba. El hecho de tener éxito una vez no garantiza que todo lo demás sea fácil.

Comencé a trabajar en Boston Polytechnic Institute en Massachusetts. Esta vez, el desafío fue completamente diferente. La proteína en la que debía trabajar provenía de Archaea, microorganismos que crecen en ambientes extremos como fuentes termales a 75–80°C. La proteína era un transportador de cobre. El problema era que, mientras estos organismos prosperan a temperaturas muy altas, intentábamos expresar la proteína a 37°C. Simplemente no funcionó. La proteína no se expresaba. Probamos múltiples estrategias, pero nada ayudó. Finalmente, el profesor se dio por vencido, diciendo: “Olvídalo, esto no va a funcionar.”

No quise rendirme ahí, así que me trasladé a Boston College. Al principio, las cosas parecían ir bien. La proteína se expresaba bien, era soluble y pudimos purificarla con éxito. Pero luego surgió el siguiente desafío: obtener una proteína activa. Puedes producir proteína a altos niveles e incluso purificarla, pero si no es funcional, no tiene valor, ni en investigación ni en terapéutica.

Esta vez trabajaba en aspartate transcarbamoylase, una proteína relevante como objetivo en cáncer. El reto era restaurar la actividad después de la purificación. La enzima tiene dominios regulatorios y catalíticos que deben ensamblarse correctamente para formar una proteína activa. Logramos ensamblarla, pero el nivel de actividad quedó muy por debajo de lo esperado. Luchamos durante un par de años y, aunque logramos actividad parcial, no fue lo ideal.

Paso a paso, a través de estas experiencias, estaba aprendiendo los verdaderos desafíos del bioprocesamiento: primero, cómo fermentar y producir proteína; segundo, cómo purificarla; y tercero, cómo asegurar que la proteína sea activa y funcional. Cada etapa traía nuevas lecciones.

Cuando mi visa expiró al final de los tres años, recibí una oferta del Roswell Park Cancer Institute en Buffalo, Chicago. Pero para entonces ya había pasado tres años fuera de India. Sentí que era hora de regresar. Fue entonces cuando me uní a Ranbaxy.

Pharma Now:  Al estar en esos tres años, luchabas por lograr el éxito cada día. ¿Cómo eran esos días?

Dr. Ashok: Esos fueron mis años más jóvenes. Durante mi doctorado en Shillong a menudo trabajábamos toda la noche sin dormir. En 1992–93 no había automatización, así que todo tenía que hacerse manualmente. Si montaba un experimento tenía que completarlo, así que me quedaba toda la noche, a menudo 18–20 horas al día, durante mi postdoctorado tanto en NII como más tarde en Estados Unidos.

La lucha no era financiera sino por obtener los resultados deseados. Por ejemplo, tenía un objetivo fijo de producir una proteína altamente activa; podía lograr alrededor del 50% de actividad, no 75% o 90%, lo que dificultaba el reciclaje. Probábamos diferentes condiciones y metodologías todos los días. La idea de rendirme nunca vino de mi parte; a veces mi jefe sugería parar. Por ejemplo, con el proyecto del transportador de cobre el organismo fuente crece a 75°C mientras que lo estábamos expresando a 37°C, un desafío intrínseco que requirió modificación.

En mi segundo postdoctorado en Estados Unidos, pude completar el trabajo pero con actividad reducida; no pudimos alcanzar la meta de orientar esa enzima como agente anticancerígeno. Eso fue un fracaso, pero el fracaso forma parte de la investigación, no se obtienen resultados revolucionarios todos los días. Aprendí a construir sobre los fracasos y avancé gradualmente hacia el desarrollo completo del proceso.

Al principio parecía sencillo, pero cada día traía nuevos problemas: cambios de buffer causaban inconvenientes, variaciones en la composición creaban problemas, y así sucesivamente. Entonces utilizábamos un enfoque de un factor a la vez. Hoy, con machine learning y los datos disponibles, podemos diseñar experimentos y dejar que los algoritmos sugieran condiciones óptimas, ofreciendo varias soluciones viables en lugar de probar millones de combinaciones de parámetros.

Pharma Now: Correcto. ¿regresaste a Ranbaxy?

Dr. Ashok: Sí, me uní a Ranbaxy en ese momento. Se centraban principalmente en small molecules, Ranbaxy siempre fue una empresa de fabricación de small molecules. I+D era sólida y el liderazgo era excelente. Pero como no soy químico, mi papel fue más de apoyo para el desarrollo de moléculas. Trabajé en el desarrollo de cell lines que pudieran usarse para ensayar esas moléculas.

Fue entonces cuando me di cuenta de lo diferente que es la investigación industrial respecto a la académica. En la academia, por lo general trabajas en un solo proyecto y lo impulsas, a menudo publicando tras mostrar eficacia en condiciones limitadas. En la industria, sin embargo, cada resultado debe validarse minuciosamente, en múltiples condiciones, con múltiples técnicas e incluso en varios laboratorios, antes de que sea aceptado. Ese fue mi primer aprendizaje real.

En Ranbaxy me centré en el desarrollo de cell lines, que era mi fortaleza. Desarrollamos con éxito alrededor de 10 cell lines diferentes para ensayar small molecules, incluyendo moléculas anti-BPH y antimuscarínicas. Tras dos años, me mudé a Jubilant Biosys por otros dos años. Estas experiencias me expusieron a distintas moléculas, perspectivas de negocio y ampliaron mi visión.

El verdadero punto de inflexión llegó cuando me incorporé a Panacea Biotech. Fue entonces cuando sentí que volvía al verdadero trabajo de desarrollo de procesos. En 2008, comencé a trabajar en erythropoietin (EPO) y darbepoetin. En ese momento, los procesos no estaban tan avanzados; muchos ni siquiera sabían cómo ejecutar fed-batch. Solo hacían batch cultures, que podían durar 7–10 días como máximo. Al cambiar a fed-batch, pudimos duplicar la duración de la corrida, aumentar la densidad celular y elevar significativamente los rendimientos.

Luego, en 2009, llegó la pandemia de H1N1. Panacea, siendo una compañía de vacunas, redirigió inmediatamente los esfuerzos al desarrollo de la vacuna contra H1N1. Trabajé estrechamente con el Dr. Neeraj Agrawal, un virólogo (ahora en ICMR). Desarrollamos el proceso usando embryonated eggs—comenzando con 10–12 eggs en I+D, escalando a 5,000 eggs, y finalmente transfiriendo el proceso a una planta en Punjab donde lo escalamos a 65,000 eggs.

El mayor desafío fue la automatización. La inoculación y la recolección manual funcionaban bien a pequeña escala, pero a gran escala el sistema automatizado extraía menos allantoic fluid (6 mL en lugar de 8–10 mL manualmente), provocando hasta un 40% de pérdida de rendimiento. Tuvimos que solucionar y optimizar para recuperar lo máximo posible sin comprometer la calidad. A pesar de los desafíos, desarrollamos un proceso robusto, presentamos una patente y estábamos listos para la comercialización en 6–7 meses. Desafortunadamente, por razones comerciales y de negocio, la vacuna no se lanzó.

Después de eso, continué trabajando en biosimilars en Panacea hasta que conocí al Dr. Singh, quien compartió su visión de crear una pequeña planta para biologics y biosimilars. Fue entonces cuando me uní a él en Imgenex. Construimos un pequeño laboratorio de I+D, desarrollamos procesos a escala de 2–5 L y trabajamos hacia estudios preclínicos.

Sin embargo, cuando golpeó COVID-19, todo se detuvo. Una molécula que habíamos preparado para pruebas preclínicas tuvo que ser desechada, lo que fue un gran revés. De esa experiencia cambiamos nuestra estrategia: en lugar de llevar las moléculas por completo hasta los ensayos preclínicos nosotros mismos, ahora nos enfocamos en el desarrollo en etapas tempranas—demostrar potencial, eficacia, caracterización fisicoquímica completa y desarrollo inicial del proceso, y luego asociarnos con otros para las siguientes etapas.

Actualmente, en Imgenex, estamos trabajando en dos nuevas moléculas basadas en anticuerpos. Una es un candidato anti-hiperlipidemia, diseñado mediante optimización in silico como un fragmento de un anticuerpo hipocolesterolemiante existente. La otra es un anticuerpo novedoso desarrollado internamente identificado a partir de nuestra propia biblioteca de anticuerpos reactivos. Ambos avanzan a escala de I+D, y también tenemos planes de expandirnos hacia moléculas novedosas adicionales en el futuro.

Pharma Now: En ese intermedio, habló sobre biosimilares. Creo que los biosimilares están generando mucho ruido en India en la actualidad. Hablemos de cuál es la realidad y qué es solo publicidad. ¿Cómo le está yendo realmente a India con los biosimilares?

Dr. Ashok: Sabes, en realidad India no lo está haciendo muy bien en términos de biosimilares. Pero si miras el mercado, India tiene el mayor número de biosimilares ya aprobados, creo alrededor de 98. Eso indica claramente que India tiene un mercado grande y que muchas compañías están trabajando en este espacio. Nombra cualquier gran farmacéutica: Dr. Reddy’s, Cipla, Zydus; les está yendo bastante bien.

La razón es simple: los biosimilares no requieren mucha investigación nueva. La molécula ya existe, la vía ya está establecida, por lo que no tienes que gastar mucho en descubrir nuevas moléculas o vías. La información ya está disponible. Es básicamente el mismo tipo de enfoque que vemos en las pequeñas moléculas. Para las pequeñas moléculas, una vez que conoces el farmacóforo, haces ingeniería inversa, realizas modificaciones y luego produces una molécula.

De manera similar, para los biosimilares la secuencia ya se conoce, el objetivo ya está establecido; solo hay que demostrar la similitud. Pero el gran desafío es superar los obstáculos científicos y técnicos para probar esa similitud. Ahí es donde empresas como Dr. Reddy’s, IPCA, Cipla y otras están invirtiendo fuertemente en mejoras de infraestructura, maquinaria de alto nivel y análisis avanzados.

Están incorporando tecnologías como cribado de alto rendimiento, instrumentos analíticos avanzados tales como HPLC, espectroscopía Raman, espectrometría de masas, sistemas de infrarrojo y cercano al infrarrojo, SPR para estudios de unión, y más. Grandes inversiones se están destinando a estas máquinas y capacidades, y eso es lo que permite a las compañías indias competir con fuerza en el espacio de los biosimilares.

Pharma Now: Entonces, ¿la inversión inicial o el coste de capital es un gran desafío en los biosimilares?

Dr. Ashok: Sí, para una empresa pequeña, definitivamente es un desafío. De hecho, el Gobierno de India está tratando de facilitar esto. Lo que está haciendo el gobierno es establecer instalaciones que proporcionen infraestructura de alto nivel. Por ejemplo, en Bangalore tienen una configuración bastante buena, y NCCS Pune también cuenta con instalaciones muy sólidas.

Estos centros tienen las máquinas y profesionales capacitados en su lugar. Entonces, si alguien tiene fondos limitados pero quiere desarrollar un biosimilar, al menos la I+D inicial y la caracterización adecuada pueden realizarse en estas instalaciones. Pueden utilizar la infraestructura sin tener que hacer grandes inversiones iniciales.

Es casi como un apoyo de incubadora: simplemente vas, tomas el servicio, obtienes tus resultados y avanzas. Y la ventaja es que estas instalaciones ofrecen servicios a nivel GLP. La mayoría de ellas son laboratorios acreditados, por lo que los datos generados allí son aceptables desde el punto de vista regulatorio y de aseguramiento de la calidad. Con esos datos, puedes acudir a las agencias para aprobaciones paralelas.

Así que sí, aunque la inversión de capital es alta, los esfuerzos del gobierno para establecer infraestructura y facilidades compartidas están ayudando a las pequeñas empresas a reducir significativamente esa carga.

Pharma Now: ¿Qué tipo de oportunidades ofrece el mercado indio, o quizás otros países en desarrollo, para los biosimilares fabricados en India?

Dr. Ashok: En este momento, los biosimilares siguen siendo algo caros. Por ejemplo, toma Trastuzumab. Inicialmente, costaba alrededor de ₹1.5 a 2 lakhs. Hoy, está disponible a ₹7,000–8,000 por dosis. Pero incluso ₹7,000 por dosis sigue siendo inasequible para muchos pacientes, por ejemplo, alguien con cáncer de sangre. Así que sí, ahora es más barato, pero sigue siendo costoso.

Dicho esto, los precios están descendiendo gradualmente y los biosimilares se están volviendo más asequibles. No diría que son tan baratos como tabletas o cápsulas convencionales, pero se están volviendo accesibles. Por ejemplo, en el tratamiento del cáncer de mama, el régimen puede implicar de dos a cuatro inyecciones por mes, continuando durante dos a tres años. Para pacientes con cobertura de seguro, estas terapias ya son bastante manejables.

Por tanto, existe un ámbito grande y creciente para los biosimilares en India. La curva de asequibilidad está mejorando y el mercado lentamente está ganando impulso.

Pharma Now: También mencionaste las nuevas tecnologías que ingresan a esta industria, la infusión de IA, las rápidas mejoras en las herramientas de caracterización y los avances en cromatografía. ¿Cuál es tu opinión sobre esta transformación digital en el bioprocesamiento?

Dr. Ashok: El beneficio principal es la eliminación del error humano, lo cual es una gran ventaja. No puedes esperar que una persona monitoree una máquina continuamente, día y noche. Con las tecnologías digitales, particularmente la IA, muchos de los errores causados por la intervención humana se minimizan, si no se eliminan por completo. Por supuesto, las máquinas pueden fallar, pero en general la precisión mejora significativamente.

Otra ventaja importante es la facilidad de operación. No necesitas pensar en exceso ni controlar manualmente todo; el proceso ya está programado. Simplemente lo configuras, introduces tus entradas y la máquina se encarga del resto.

Pharma Now: ¿Están implementando alguna de esas tecnologías en su laboratorio?

Dr. Ashok: Sí, estamos en una etapa muy temprana de adopción, pero planeamos integrar tecnologías avanzadas. Específicamente, estamos analizando sistemas de cribado de alto rendimiento.

En condiciones manuales, podríamos evaluar tal vez 10, 20 o 50 variaciones como máximo. Pero con las nuevas tecnologías de alto rendimiento, podemos ejecutar simultáneamente cientos de variaciones y generar datos mucho más ricos. Estas máquinas también vienen con sondas integradas, que proporcionan un control de proceso mucho más preciso.

Cuando se trabaja manualmente, estas sondas no están disponibles, por lo que pueden aparecer defectos relacionados con el proceso. Pero con las nuevas máquinas, ese problema queda en gran medida eliminado. Esto nos dará una gran ventaja de cara al futuro.

Pharma Now: Con la extensión de los simuladores de IA, las máquinas hoy pueden producir resultados asombrosos y ahorrar mucho tiempo. Pueden generar simulaciones claras, modelar diversos escenarios y proporcionar combinaciones probables, que los investigadores luego pueden probar más a fondo. Eso realmente cambia la forma en que funciona la ciencia, ¿no es así?

Dr. Ashok: Absolutamente. Está transformando la manera en que abordamos la investigación y el desarrollo.

Pharma Now: Cambiando un poco de tema, me gustaría hablar sobre liderazgo. En biosimilares, construir equipos es crucial. Todo se trata de trabajo en equipo, persistencia y paciencia. ¿Cómo mantiene a su equipo motivado para que se mantenga enfocado en un objetivo durante años?

Dr. Ashok: Empieza por encontrar a las personas adecuadas: aquellas con una verdadera mentalidad científica y un claro enfoque en desarrollar algo significativo. Ese tipo de personas no es fácil de encontrar. Muchos profesionales hoy se mueven de una oportunidad a otra por mejor remuneración, lo cual es natural. Pero los verdaderos científicos, los que tienen pasión, se mantienen en un proyecto porque realmente quieren verlo tener éxito.

Cuando entrevisto o incorporo a alguien, me aseguro de entender lo que realmente desea. Desde el principio explico la naturaleza de nuestro trabajo; no es tan simple como “poner proteína aquí y recogerla de allí”. Hay complejidades y variables. Cuando la gente entiende estas matices, empieza a apreciar el proceso, y eso genera interés.

A menudo lo comparo con el café. Si solo lo pruebas una vez sin contexto, puede que no te importe. Pero si explico qué contiene, los ingredientes, la química, el impacto en la salud, te vuelves curioso y comienzas a explorar diferentes variedades. De manera similar, cuando explico a los jóvenes científicos los detalles de los procesos upstream y downstream, y qué ocurre si cada paso no está optimizado, empiezan a ver la belleza en ello.

Por ejemplo, recientemente uno de los miembros de nuestro equipo trabajaba en procesamiento downstream. Al principio, pensó que se trataba solo de pasar una solución por una columna y recoger proteína. Le di una muestra, le pedí que lo intentara, y los resultados estuvieron por debajo de las expectativas. Fue entonces cuando le expliqué las variables: seleccionar la resina adecuada, empacar la columna correctamente, elegir el tampón correcto, ajustar la velocidad de flujo, monitorizar la presión. Solo cuando comprendió el enfoque de diseño de experimentos se dio cuenta de la profundidad del proceso.

Este mentorazgo uno a uno marca una gran diferencia. Cuando estudiantes o jóvenes investigadores ven las complejidades de la ciencia y entienden el “por qué” detrás de cada paso, desarrollan un interés real. Sin esa comprensión, si solo les dices “haz el procesamiento”, pierden motivación. Pero cuando ven el panorama general, se mantienen implicados y comprometidos.

Pharma Now: A lo largo de los años debe haber mentorado y formado a cientos de investigadores. ¿Hay alguna historia en particular en la que un mentee realmente lo sorprendiera o lo llenara de orgullo?

Dr. Ashok: Sí, bastantes. He estado mentoreando personas desde mis días de postdoc, cuando los estudiantes venían para formación. Un caso que destaca es el de un estudiante que estaba profundamente interesado en el procesamiento downstream y la cromatografía. En ese momento trabajábamos con una columna de intercambio catiónico; si no recuerdo mal, la resina era de Amersham. El empaquetado adecuado de la columna era crítico para lograr una buena separación.

Le pedí que purificara dos proteínas muy estrechamente relacionadas usando esa columna. Le animé a ir paso a paso, identificar los problemas y entender por qué no se producía la separación. Se lo tomó muy en serio, estudió la fisiología completa de las perlas de resina, analizó las composiciones de los tampones, repasó las directrices en detalle y finalmente diseñó un nuevo sistema de tampón con ingredientes distintos. Con eso, separó con éxito las dos proteínas. Eso me mostró que tenía una verdadera mente de investigador. Hoy continúa su carrera en los EE. UU., y me siento orgulloso de su trayectoria.

Pharma Now: Eso es inspirador. Finalmente, ¿cuál sería su mensaje para la generación joven que aspira a entrar en la biofarmacia y los biológicos?

Dr. Ashok:Mi consejo sería: sigan desarrollando sus habilidades. Con la IA y el machine learning convirtiéndose en algo integral, los estudiantes deben mantenerse actualizados y adaptarse rápidamente. Junto con la formación práctica, también deben aprender estas herramientas digitales. Pero por encima de todo: la consistencia y la perseverancia son la clave.

El fracaso es inevitable en la ciencia. He tenido muchos fracasos en mi propia carrera, y los procesos biofarmacéuticos están llenos de sorpresas; nunca sabes cuándo aparecerá un desafío. Pero no se desalienten. Cada fracaso es un paso hacia el éxito. Como se dice, “failure is the pillar of success.”

Pharma Now: Esa es una frase contundente: failure is the pillar of success. Yo incluso añadiría: en la ciencia no existe el fracaso, solo el aprendizaje. Cada desafío nos enseña algo nuevo, y esos aprendizajes nos impulsan hacia nuevas innovaciones y hitos. Gracias, Dr. Patra, por compartir sus experiencias y reflexiones. Estoy seguro de que nuestros lectores encontrarán esta conversación inspiradora y motivadora.

Dr. Ashok: Muchas gracias. Ha sido un placer.