Новые инструменты для оптимизации клеточных линий CHO при производстве биологических препаратов
Клетки яичников китайского хомячка (CHO) — наиболее часто используемые клетки для производства биологических препаратов (биоаналогов) — белковых лекарств для лечения рака, аутоиммунных заболеваний и других состояний. На их долю приходится более половины самых продаваемых биоаналогов, включая Humira, Avastin и Rituxan.
Несмотря на широкое применение, оптимизация производства препаратов из клеток CHO остается сложной задачей. Например, выход белка иногда бывает низким, что способствует высокой стоимости этих фармацевтических продуктов.
Исследователи из Центра системной биологии CHO при Калифорнийском университете в Сан-Диего работают над углубленным пониманием клеток CHO и развитием клеточной инженерии.
Повышение выхода продукта
В статье в Cell Systems исследователи Центра совместно с международными командами разработали комплексную модель метаболизма клеток CHO в масштабе генома. Эта модель выявляет специфические пути для максимизации производства белка.
Модель предсказала, что два распространенных в промышленности метода повышения выхода белка — снижение температуры культивирования и добавление в среду соли (бутирата натрия) — лишь незначительно усиливают производство белка, и делают это за счет роста клеток. "Этот компромисс очень неэффективен", — отметил со-директор Центра Натан Льюис.
Моделирование других изменений в клетках CHO, в частности, генетических модификаций, усиливающих работу секреторного пути (маршрута производства и вывода терапевтических белков из клетки), показало, что они могут увеличить производство белка в три раза больше, чем стандартные промышленные методы.
В другом исследовании, опубликованном в Scientific Reports, Льюис и коллеги, картировав активность всех рибосом в клетках CHO, обнаружили, что "выключение" одного гена не только улучшило рост клеток, но и привело к увеличению производства антител на 18%.
Контроль качества
Другой ключевой процесс, который изучают исследователи Центра, — гликозилирование (присоединение цепочек сахаров к белкам). Контроль над этим процессом критически важен для качества препаратов, но крайне сложен.
В работе, опубликованной в Biotechnology Journal, ученые разработали алгоритм, который предсказывает, как можно модифицировать клетки CHO для получения желаемых паттернов гликозилирования при производстве биоаналогов и их дженериков (биосимиляров). Это может помочь в значительном снижении стоимости ведущих белковых препаратов.
Текущие исследования
Исследователи Центра продолжают разрабатывать и совершенствовать современные ресурсы для рационального конструирования и оптимизации клеточных линий CHO. Среди них:
- Высококачественные геномные последовательности линий CHO.
- Технологии редактирования генома следующего поколения.
- Растущая библиотека инженерных линий CHO.
- Улучшенные "чистые" линии CHO, свободные от загрязнений.
- Карты сайтов "безопасной гавани" в геноме CHO — мест, куда можно безопасно вставлять человеческие гены для улучшения экспрессии белка.
- Современные методы анализа и интерпретации "омиксных" данных.