Magnetic bead-based isolation of of biological theraputic modalities
Tid: Fr 2022-12-09 kl 10.00
Plats: M1, Brinellvägen 64A, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Nils A. Brechmann , Industriell bioteknologi
Opponent: Professor Nigel Titchener-Hooker, University College London
Handledare: Universitetslektor Véronique Chotteau, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Industriell bioteknologi, Proteinvetenskap, Centre for Advanced BioProduction by Continuous Processing, AdBIOPRO
QC 2022-11-14
Abstract
Bioläkemel, såsom etablerade monoklonala antikroppar eller ännu ej etablerade cellterapier, är mycket användbara för behandling av svåra eller obotliga sjukdomar. Tillverkningsprocessen av dessa är komplex och kostsam, särskilt reningsstegen. Icke desto mindre är detta arbete nedströms mycket viktig för att garantera produktens säkerhet och kvalitet. För närvarande är rening av monoklonala antikroppar (mAbs) starkt baserad på kolonnkromatografi, speciellt Protein A-affinitet, och är i hög grad beroende av klarifierad vätska. Detta leder till ett intensivt processsteg, som inte bara är kostsamt utan kan även leda till betydande reducering av utbytet i senare steg.
Klarifiering, särskilt på vätska med hög celltäthet, kan vara otillräcklig och leda till igensättning i följande steg på grund av kvarvarande partiklar i vätskan samt leda till högre kontaminering av produkt- och processrelaterade föroreningar, såsom värdcellsproteiner (HCP) och aggregering. Samtidigt behövs för storskalig kommersialisering av allogena cellterapimetoder, baserade på cellinjer av humaninducerade pluripotenta stamceller (hiPSC), effektiva och pålitliga metoder för att garantera säkerhet och kvalitet av cellprodukten. Odifferentierade celler i en cellprodukt, med hiPSCs som ursprung, ökar risken för tumör- och teratombildning hos patienten. Avlägsnandet av dessa odifferentierade celler i produkten är avgörande och tillförlitliga, skalbara metoder behövs för att cellterapiprodukter ska kunna massproduceras.
Arbetet i denna avhandling syftade till att utveckla ett alternativt reningssteg baserat på magnetiska pärlor kopplade med Protein A/G som ett magnetiskt separeringssystem lämpligt för rening av monoklonala antikroppar och produkter för cellterapi. Arbetet lades vid att utveckla ett effektivt infångningssteg baserat på separation med magnetiska pärlor, i syfte att implementeras direkt efter skörd av monoklonala antikroppar producerade av Chinese Hamster Ovary-celler (CHO) vid olika celltäthet, upp till mycket hög celltäthet (> 100 x 106 celler) /ml), samt i skalor som sträcker sig från liten till pilotskala (upp till 16 L). Systemet visade sig vara mycket skonsamt mot cellerna, samtidigt som det minimerade aggregering och frisläppning av HCP (< 10 ppm) så att gällande regelverk följs efter endast ett processteg nedströms. | vii Vidare applicerades separation med magnetiska pärlor på negativ isolering av cellsubpopulationer baserat på unika ytmarkörer. Här utvecklades ett flexibelt isoleringssystem baserat på magnetiska pärlor med Protein A och Protein G som ger hög variabilitet mot den ytreceptor som känner igen antikroppen. De magnetiska pärlorna var avsevärt större jämfört med en cell, vilket resulterade i en bindningsprocess där en pärla täcks av flera celler. Systemet utvärderades mot olika ytreceptorer, t.ex HER2, TRA2-49 och SSEA-4. De magnetiska pärlorna visade sig vara icke-toxiska mot de annars känsliga hMSCs och iPSCs. Systemet gav också utmärkt negativ selektion av HER2+ SKBR3-celler och TRA2-49+/SSEA-4+ iPSCs, tagna från olika heterogena modellpopulationer.
Sammanfattningsvis visar de presenterade strategierna för rening, baserade på separation med magnetiska pärlor, ett utmärkt alternativ för att lösa utmaningarna att rena mAbs från intensifierade cellodlingar, samt för att ge en praktisk lösning för allogen cellterapi.