Las líneas celulares de mamíferos que están diseñadas para producir medicamentos de proteínas recombinantes de alto valor también producen proteínas no deseadas que aumentan el costo general de fabricación de estos medicamentos. Estas mismas proteínas también pueden disminuir la calidad del medicamento. En un nuevo artículo Comunicaciones de la naturaleza , investigadores de la Universidad de California en San Diego y la Universidad Técnica de Dinamarca demostraron que sus técnicas de edición del genoma podrían eliminar hasta el 70 por ciento de la proteína contaminante en masa en fármacos de proteína recombinante producidos por los caballos de batalla de las células de mamíferos -Células de ovario de hámster chino CHO.
Con el enfoque de edición de genes mediado por CRISPR-Cas del equipo, los investigadores demuestran una disminución significativa en las demandas de purificación en las líneas celulares de mamíferos que investigaron. Este trabajo podría conducir a costos de producción más bajos y medicamentos de mayor calidad.
Las proteínas recombinantes representan actualmente la mayoría de los principales medicamentos por ventas, incluidos los medicamentos para tratar enfermedades complejas que van desde la artritis hasta el cáncer e incluso combatir enfermedades infecciosas como COVID-19 mediante la neutralización de anticuerpos. Sin embargo, el costo de estos medicamentos los ponefuera del alcance de gran parte de la población mundial. El alto costo se debe en parte al hecho de que se producen en células cultivadas en el laboratorio. Uno de los principales costos es la purificación de estos medicamentos, que pueden representar hasta el 80 por cientode los costos de fabricación.
En una colaboración internacional, los investigadores de la Universidad de California en San Diego y la Universidad Técnica de Dinamarca demostraron recientemente el potencial de proteger la calidad de los fármacos proteicos recombinantes al tiempo que aumentan sustancialmente su pureza antes de la purificación, como se informó en el estudio titulado "MultiplexLa ingeniería de secretome mejora la producción y la pureza de la proteína recombinante ", publicado en abril de 2020 en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"Las células, como las células de ovario de hámster chino CHO, se cultivan y se utilizan para producir muchos medicamentos líderes", explicó Nathan E. Lewis, profesor asociado de pediatría y bioingeniería de la Universidad de California en San Diego y codirectordel Centro de Biología de Sistemas CHO en UC San Diego. "Sin embargo, además de los medicamentos que queremos, las células también producen y secretan al menos cientos de sus propias proteínas en el caldo. El problema es que algunas de estas proteínas pueden degradar elcalidad de los medicamentos o podría provocar efectos secundarios negativos en un paciente. Es por eso que existen reglas tan estrictas para la purificación, ya que queremos los medicamentos más seguros y efectivos posibles ".
Estas proteínas de la célula huésped HCP que se secretan se eliminan cuidadosamente de cada lote de medicamentos, pero antes de que se eliminen, pueden degradar la calidad y la potencia de los medicamentos. Los diversos pasos de purificación pueden eliminar o dañar aún más los medicamentos.
"Ya en una etapa temprana de nuestro programa de investigación, nos preguntamos cuántas de estas proteínas de células huésped contaminantes secretadas podrían eliminarse", relató el Director Bjorn Voldborg, Jefe de las instalaciones de CHO Core en el Centro de Biosustentabilidad de la Universidad Técnica deDinamarca.
En 2012, la Fundación Novo Nordisk otorgó una gran donación, que ha financiado un trabajo innovador en genómica, biología de sistemas y edición de genomas a gran escala para la investigación y el desarrollo tecnológico de células CHO en el Centro de Biosustentabilidad de la Universidad Técnica Danesa DTU y la Universidad de California en San Diego. Esto financió las primeras secuencias del genoma de acceso público para las células CHO, y ha brindado una oportunidad única de combinar la biología sintética y de sistemas para diseñar racionalmente las células CHO para la producción biofarmacéutica.
"Las proteínas de la célula huésped pueden ser problemáticas si presentan una demanda metabólica significativa, degradan la calidad del producto o se mantienen durante toda la purificación aguas abajo", explicó Stefan Kol, autor principal del estudio que realizó esta investigación mientras estaba en DTU ". Presumimos quecon múltiples rondas de edición de genes mediada por CRISPR-Cas, podríamos disminuir los niveles de proteína de la célula huésped de manera gradual. En este punto, no esperábamos tener un gran impacto en la secreción de HCP considerando que hay miles de HCP individuales que han sidopreviamente identificado "
Este trabajo se basa en el prometedor trabajo computacional publicado a principios de 2020.
Investigadores de UC San Diego habían desarrollado un modelo computacional de producción de proteínas recombinantes en células CHO, publicado a principios de este año en Comunicaciones de la naturaleza . Jahir Gutiérrez, un ex estudiante de doctorado en bioingeniería en UC San Diego utilizó este modelo para cuantificar el costo metabólico de producir cada proteína de la célula huésped en el secretoma CHO, y con la ayuda de Austin Chiang, un científico del proyecto en elEl Departamento de Pediatría de la Universidad de California en San Diego demostró que un número relativamente pequeño de proteínas secretadas representa la mayoría de la energía y los recursos celulares, por lo que la idea de eliminar las proteínas contaminantes dominantes tenía el potencial de liberar una cantidad no despreciable de célulasrecursos y proteger la calidad del fármaco. Los autores identificaron y eliminaron 14 proteínas contaminantes de la célula huésped en las células CHO. Al hacerlo, eliminaron hasta el 70 por ciento de la proteína contaminante en masa y demostraron una disminución significativa en las demandas de purificación.
Estas modificaciones se pueden combinar con modificaciones genéticas ventajosas adicionales identificadas por el equipo en un esfuerzo por obtener medicamentos de mayor calidad a costos más bajos.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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