Intensification de procédé via fed-perfusion pour la production de palivizumab avec une lignée cellulaire CHO inductible

La fabrication de protéines recombinantes thérapeutiques constitue actuellement l’un des sec-teurs les plus rentables de l’industrie pharmaceutique. En particulier récemment, la pandémie de COVID-19 a fortement influencé la croissance du marché des protéines recombinantes. La demande accrue de mesures thérapeutiques et vaccinales a dirigé l’attention des acteurs du marché et des organisations publiques vers des activités de recherche et développement, où les protéines recombinantes ont joué un rôle essentiel. Les cellules de mammifères, capables d’effectuer des modifications post-traductionnelles cru-ciales pour les fonctions biologiques de ces protéines, sont une plateforme d’expression pri-vilégiée, avec les cellules CHO occupant une position prédominante dans la production in-dustrielle à grande échelle. Parmi les approches développées pour améliorer ces systèmes, on compte les systèmes d’expression inductibles qui permettent de réguler la production de pro-téines. Parmi les plus récents, on trouve le ’cumate gene switch’, qui utilise le cumate comme inducteur. En conférant la capacité de contrôler la production de la protéine souhaitée, ces systèmes offrent la possibilité de séparer les phases de croissance et de production.

Abstract

The production of therapeutic recombinant proteins is one of the most profitable sectors of the pharmaceutical industry. CHO cells have been the platform of choice for large-scale protein expression for decades. Among recent advances, inducible gene expression systems as the cumate gene switch offer greater flexibility by decoupling the growth and production phases. Simultaneously, improvements in bioprocesses have led to significant gains in productivity. Continuous processes such as perfusion are emerging to meet increasing demand and to ensure consistent product quality. This study aimed to optimize monoclonal antibody (Palivizumab) production in a cumate inducible CHO cell line by implementing a low-rate perfusion strategy in comparison with a fed-batch reference process. First, a fed pseudo-perfusion approach based on centrifugation was evaluated in shake flasks with fixed rates, which allowed a 10-fold increase in product yield and a 9.5-fold increase in maximum cell concentration, while reducing metabolite ac-cumulation in the culture by half. This was followed by the development of a fed-perfusion strategy, in which both feeding and perfusion rates were adjusted based on viable cell density (VCD). Two perfusion rates (0.010 and 0.025 nL/cell/day) were compared with a feeding rate of 3.75 µL/cell/day. In fed-batch, this strategy allowed a 4.3-fold increase in cell density and a 2.7-fold increase in product titer. We demonstrated the benefit of a specific rate-based fed-perfusion strategy, achieving up to a 6.5-fold increase in titer.