Razvoj sesalskih celičnih linij za proizvodnjo podobnih bioloških zdravil z uporabo sintetičnih transkripcijskih dejavnikov

Glinšek, Katja (avtor), Štrukelj, Borut (mentor)

Ovarijske celice kitajskega hrčka (celice CHO) so najpogosteje uporabljene produkcijske celične linije v proizvodnji bioloških zdravil. Njihova priljubljenost izhaja iz sposobnosti izražanja kompleksnih terapevtskih proteinov v velikih količinah, ki posedujejo človeku podobne posttranslacijske modifikacije. Skupaj z inovativnimi biološkimi zdravili v zadnjih letih izjemno narašča tudi število odobritev biološko podobnih zdravil, ki predstavljajo zelo podobno različico že odobrenega biološkega zdravila. Ključne izzive razvijalcev inovativnih in biološko podobnih zdravil predstavljajo težave pri doseganju in ohranjanju željenih nivojev kritičnih atributov kakovosti terapevtskih proteinov, hitrost samega razvoja in zadovoljitev vse večjih potreb po tej vrsti zdravil. Terapevtski proteini, tako inovativni kot biološko podobni, so večinoma glikozilirani. Glikani neposredno vplivajo na stabilnost, učinkovitost, razpolovni čas, imunogenost in efektorske funkcije terapevtskega proteina. Prav zato je glikozilacija splošno priznana kot eden izmed glavnih kritičnih atributov kakovosti terapevtskih glikoproteinov. Zaradi značilne visoke heterogenosti glikanov prisotnih na proteinih, nadzor in doseganje tarčne glikozilacije predstavlja enega najzahtevnejših vidikov razvoja bioloških zdravil. V okviru doktorskega dela smo testirali in razvili genetska orodja, ki omogočajo tarčno uravnavanje izražanja endogenih genov, ki so vpleteni v glikozilacijo v celičnih linijah CHO. Vpeljava specifičnega genetskega orodja na osnovi sintetičnih transkripcijskih dejavnikov, t.j. orodje na osnovi tehnologije CRISPR, v produkcijske celične linije CHO, je omogočila tarčno spreminjanje glikozilacijskega profila na modelnem terapevtskem proteinu. Učinkovitost genetskega orodja CRISPR smo primerjali s klasičnimi prostopi uravnavanja izražanja endogenih genov, kot sta tehnologija shRNA in prekomerno izražanje genov. Poleg tega smo razvili genetsko orodje, ki omogoča hkratno uravnavanje več tarčnih genov vpletenih v glikozilacijo. Pokazali smo uporabnost razvitih glikoinženirskih pristopov za reševanje izzivov v razvoju podobnih bioloških zdravil. In navsezadnje, verjamemo, da so razviti pristopi glikoinženiringa uporabni v razvoju širokega nabora podobnih bioloških zdravil in omogočajo hitrejši razvoj celičnih linij za proizvodnjo podobnih bioloških zdravil.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: produkcijske celične linije CHO, podobna biološka zdravila, glikozilacija, glikoinženiring, monoklonska protitelesa, Fc-fuzijski proteini
• Vrsta gradiva: Doktorsko delo/naloga
• Organizacija: FFA - Fakulteta za farmacijo
• Leto izida: 2023
• PID: 20.500.12556/RUL-151328
• Datum objave v RUL: 05.10.2023

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Development of mammalian cell lines for the production of biosimilars using synthetic transcription factors

Izvleček

Chinese hamster ovary cells (CHO) are the most commonly used cell lines in biopharmaceutical manufacturing. Their popularity arises from the ability to express complex therapeutic proteins possessing human-like post-translational modifications in high amounts. The number of newly approved innovative biologics has been increasing tremendously in recent years, together with the number of approved biosimilars, representing a highly similar versions an already approved biologics. Difficulties in obtaining and maintaining the desired level of the critical quality attributes of therapeutic proteins, the pace of development as well as meeting the increasing demands for therapeutic proteins, are major challenges of current biopharmaceutical development. Therapeutic proteins, both innovative and biosimilars, are mostly glycosylated. Glycans directly influence the stability, efficacy, plasma half-life, immunogenicity, and effector functions of therapeutics. Hence, glycosylation is widely recognized as one of the main critical quality attributes of therapeutic glycoproteins. Due to the typically high heterogeneity of glycoforms, controlling glycosylation represents one of the most challenging aspects of biopharmaceutical development. Here, we tested and developed genetic tools enabling target modulation of the expression of endogenous genes involved in glycosylation in CHO cell lines. The implementation of a specific genetic tool based on synthetic transcription factors, i.e. based on CRISPR technology, into CHO production cell lines enabled us to achieve the targeted glycosylation profile of the model therapeutic protein. The efficiency of the CRISPR tool was compared to traditional technologies for gene expression modulation, such as shRNA technology and gene overexpression. Additionally, we have developed a multiplex tool allowing simultaneous regulation of multiple target genes involved in glycosylation. We demonstrated the applicability of the developed glycoengineering approaches for addressing challenges in the development of biosimilars. Lastly, we believe that developed glycoengineering approaches apply to a wide range of biosimilar projects and speed up cell line development timelines.

• Ključne besede: CHO production cell lines, biosimilars, glycosylation, glycoengineering, monoclonal antibodies, Fc-fusion proteins