Modulation saline et milieux CHO optimisés mis en avant dans les études de bioprocédés d'anticorps

Les produits à base d'anticorps constituent la plus grande classe de protéines thérapeutiques recombinantes, et les anticorps thérapeutiques sont utilisés dans les domaines de l'oncologie, de l'immunologie, de l'hématologie et des maladies infectieuses. Fin 2023, plus de 170 produits anticorps avaient reçu une approbation commerciale dans le monde. Deux études examinent des stratégies pour améliorer la fabrication des anticorps : l'une se concentre sur l'optimisation des milieux de culture cellulaire pour les cellules d'ovaire de hamster chinois (CHO) afin d'augmenter la productivité en fed-batch, et l'autre étudie l'utilisation de sels pour améliorer la filtrabilité des pools d'anticorps.

Pour le traitement en amont, la plupart des protéines thérapeutiques recombinantes sont produites en culture de cellules de mammifères, les cellules CHO étant la plateforme de production dominante. Les molécules d'immunoglobuline G (IgG) monospecifiques représentent environ 74 % de tous les anticorps thérapeutiques approuvés. Les titres d'expression typiques des anticorps monoclonaux (mAb) à la fin des années 1990 étaient souvent de 1 à 2 g/L ou moins, tandis que des titres de 5 à 8 g/L sont courants aujourd'hui. L'optimisation des milieux de culture cellulaire et des solutions nutritives reste l'une des approches les plus importantes et les plus évolutives pour améliorer l'efficacité des procédés en amont.

Dans une démonstration des performances du milieu OPM-CHO, des cellules hôtes CHOZN GS–/– modifiées pour exprimer de manière stable un mAb biosimilaire IgG4 connu ont été cultivées en fioles agitées en mode fed-batch. Les cellules ont été ensemencées à 1,0 × 10^6 cellules/mL dans un milieu basal, avec un maintien du glucose à des concentrations supérieures à 1 g/L. Les combinaisons de milieux et de solutions nutritives OPM ont permis d'obtenir des profils de croissance plus élevés et des densités de cellules viables (VCD) maximales plus élevées que deux produits concurrents mondiaux, tout en maintenant des viabilités cellulaires similaires ou meilleures. Avec une prolongation du procédé jusqu'au jour 16, les viabilités cellulaires des milieux OPM 1-2, 2-1 et 2-2 sont restées proches ou supérieures à 90 %. Les mesures de titre final au jour 16 ont démontré la performance supérieure des produits OPM, avec une augmentation de plus de 40 % de la productivité volumétrique. La caractérisation analytique du produit purifié du groupe OPM 1-1 a révélé une fragmentation et une agrégation limitées du produit, ainsi qu'une distribution des variants de charge similaire à celle de la molécule de référence.

Pour le traitement en aval, la filtration est fréquemment utilisée lors des procédés de récolte des anticorps et des étapes de polissage intermédiaires, et un colmatage précoce des filtres peut entraîner une augmentation du temps global de traitement et une réduction du rendement. Les mécanismes de colmatage comprennent la constriction des pores, le blocage des pores et la formation de gâteau, provoqués par des agrégats de protéines, des interactions protéine-protéine et/ou des interactions protéine-impureté. Une stratégie pour atténuer le colmatage des membranes consiste à diluer le matériau à filtrer, mais cette approche peut être limitée par des contraintes d'adaptation aux installations. Des travaux antérieurs ont démontré que l'augmentation de la force ionique des fluides de procédé peut réduire les interactions protéine-protéine provenant d'interactions électrostatiques à des concentrations de protéines élevées et faibles. Les sels fournissent un blindage de charge et interrompent les interactions protéine-protéine. Dans les procédés d'ultrafiltration/diafiltration, l'augmentation de la force ionique dans un tampon de diafiltration réduit la viscosité de la solution et améliore donc la pression du procédé et la capacité à atteindre des concentrations élevées. L'arginine et le chlorure de sodium ont tous deux démontré leur capacité à réduire la viscosité des solutions de protéines à pH 7,5 et pH 5,0.

Pour évaluer si l'augmentation de la force ionique par l'ajout de différents sels pouvait améliorer la filtrabilité des pools d'anticorps à travers un filtre membranaire intermédiaire, une étude a utilisé deux molécules d'immunoglobuline G1 (IgG1) : un anticorps conventionnel (Ab1) avec un point isoélectrique (pI) de 7,4 et un anticorps multispecifique (Ab2) avec un pI de 8,4. Chaque sel a été ajouté à un tampon d'élution de protéine A à base de glycine, et l'éluat poolé a été ajusté à pH 3,4 et maintenu pendant deux heures, reflétant une étape d'inactivation virale à bas pH. À la concentration la plus élevée d'additif salin, le pool d'éluat pré-titré présentait un pH légèrement inférieur (4,0) à celui des autres pools d'éluat (4,3), entraînant une variation d'environ 1 % v/v dans la quantité de titrant à bas pH utilisée.