À grande vitesse vers le nouveau biothérapeutique

Culture de clones dans des plaques de 96 puits pendant le développement de la lignée cellulaire. (Source : UGA Biopharma GmbH) / Cultivation de clones dans des plaques de 96 puits lors du développement de la lignée cellulaire. (Source : UGA Biopharma GmbH)

Test de lignées cellulaires à haute productivité dans des bioréacteurs. (Source : UGA Biopharma GmbH)

Test de lignées cellulaires très productives dans des bioréacteurs. (Source : UGA Biopharma GmbH)

Développement de processus de purification pour les biologiques. (Source : UGA Biopharma GmbH)

« Notre objectif est que tous les biologiques puissent être produits à leur lieu de destination avec la même qualité qu’au sein de notre laboratoire. Cela inclut non seulement une ligne cellulaire monoclonale stable, mais aussi le milieu de culture First CHOice ainsi que le processus de fabrication et de purification », explique le Dr Lars Kober, directeur général de UGA Biopharma GmbH. (Source : UGA Biopharma GmbH)

Pour de nombreuses maladies auto-immunes, cancers et affections inflammatoires chroniques telles que la polyarthrite rhumatoïde, les biologiques produits dans les cellules vivantes présentent un potentiel de guérison élevé, c'est pourquoi leur utilisation devient de plus en plus fréquente. Cependant, le chemin du laboratoire à la production à grande échelle est beaucoup plus complexe pour les biopharmaceutiques que pour les médicaments conventionnels : ils sont composés, contrairement à leurs homologues synthétiques, de molécules hautement complexes et réagissent lors de la production de manière extrêmement sensible à des variations telles que la température, le pH ou la composition du milieu nutritif. De plus, des analyses longues sont nécessaires lors du développement des lignées cellulaires pour garantir par la suite une qualité élevée du produit. Afin d’accélérer le processus de fabrication sans craindre de pertes de qualité, le développeur sous contrat UGA Biopharma GmbH propose un développement rapide de lignées cellulaires, incluant analyse, purification et développement de processus bioprocédural dans un bioréacteur. Grâce à l’utilisation d’un vecteur d’expression optimisé, une productivité élevée des clones peut être atteinte. Ainsi, en seulement quatre mois, il est possible de développer des lignées cellulaires monocloniques et hautement productives.

La fabrication de biologiques à base de cellules vivantes génétiquement modifiées dans des bioréacteurs est extrêmement complexe, et la qualité des clones ainsi que celle des thérapeutiques produites dépendent de nombreux facteurs. Les plus petites variations, par exemple dans l’approvisionnement en oxygène ou la température dans le fermenteur, peuvent avoir un impact négatif sur la qualité du produit, rendant le thérapeutique éventuellement inutilisable à la fin, ce qui entraîne des pertes financières importantes pour le fabricant. C’est pourquoi UGA Biopharma GmbH prête une attention particulière à la productivité, la stabilité et la qualité des clones lors du développement de nouvelles lignées cellulaires. Grâce à des processus spécialement coordonnés et à une expérience de plusieurs années, l’entreprise ne nécessite que sept mois pour le développement de la lignée cellulaire, y compris le développement du bioprocédé, la mise au point d’un processus de purification et la fourniture simultanée de toutes les données analytiques nécessaires.

De l’idée à la lignée cellulaire de production

Le travail de UGA Biopharma commence avec une biomolécule : « Lorsqu’au cours d’un projet de recherche dans une université ou une entreprise, une biomolécule à effet thérapeutique est identifiée, c’est certes une découverte intéressante – mais ce n’est pas encore un produit. Souvent, les centres de recherche et les entreprises ne disposent pas du savoir-faire ou des capacités nécessaires pour transformer rapidement ces découvertes en un produit biothérapeutique (également appelé biologique) », explique Dr. Lars Kober, directeur général de UGA Biopharma GmbH. « C’est précisément ici que des développeurs sous contrat comme nous entrent en jeu : nous développons des lignées cellulaires hautement productives, qui produisent le biothérapeutique souhaité avec un rendement élevé. » Pour cela, il faut d’abord caractériser la molécule afin de déterminer les propriétés souhaitées du produit et le « gène d’intérêt » (GOI), qui est ensuite intégré dans le vecteur d’expression propre à l’entreprise. « Nous avons optimisé au fil des années le vecteur d’expression et la génération de lignées cellulaires afin de pouvoir produire rapidement des lignées stables et hautement productives, permettant d’atteindre des concentrations de produit allant jusqu’à 7 g/L », ajoute Kober.

Ces dernières années, une cellule de hamster chinois (CHO) s’est révélée particulièrement adaptée. Lors du développement de la lignée cellulaire, ce vecteur d’expression est introduit dans cette cellule CHO, créant ainsi un mélange de cellules aux propriétés variées. Par clonage de cellules uniques, on isole des lignées monocloniques hautement productives, qu’on cultive et conserve dans des banques cellulaires à -196 °C pour le stockage à long terme.

La recherche du clone approprié

« Les entreprises pharmaceutiques ont généralement de nombreuses exigences concernant les lignées cellulaires isolées, comme la possibilité d’upscaling, la monoclonicité, ainsi qu’une haute productivité et stabilité du clone », explique Kober. « De plus, les biologiques produits ne doivent pas provoquer de réactions immunogènes chez le patient ni être contaminés par des virus ou des mycoplasmes. » Pour cette raison, l’entreprise suit les directives de l’Agence européenne des médicaments (EMA), qui est responsable de l’évaluation et de la surveillance des médicaments. Pendant le processus de développement, l’entreprise réalise également des analyses de glycannes pour obtenir dès le début des informations précieuses pour la sélection des clones prometteurs.

Les clones isolés sont ensuite étendus : « Normalement, les cellules sont cultivées en laboratoire, c’est-à-dire en flacon de culture. Beaucoup de développeurs sous contrat s’en tiennent là. » Cependant, pour garantir que les lignées cellulaires soient réellement scalables, les techniciens de laboratoire transfèrent ensuite le processus dans des bioréacteurs et en déduisent un processus bioprocédural approprié.

« Mais la ‘meilleure’ lignée cellulaire ne sert à rien si elle ne peut pas être cultivée et si les biologiques produits ne peuvent pas être purifiés », remarque Kober. C’est pourquoi UGA Biopharma ne se limite pas à l’optimisation du processus de fabrication dans les bioréacteurs. Elle développe également le processus de purification approprié et vérifie l’efficacité des biologiques purifiés à l’aide de divers tests d’affinité et dans des modèles de culture cellulaire. Si nécessaire, un milieu nutritif optimisé est proposé en complément des lignées cellulaires et du processus de fabrication. En général, le milieu de culture First CHOice, développé par UGA Biopharma, est utilisé. Avec ce milieu et ses compléments, il est possible d’influencer favorablement, lors du processus final, à la fois la concentration du produit, et donc le coût de revient, ainsi que la qualité du biologique produit.

Une courte durée de développement comme condition préalable

Au total, il ne faut que sept mois pour livrer la « lignée cellulaire prête » avec le processus : quatre mois pour le développement de la lignée cellulaire et trois mois pour le développement du bioprocédé, la mise au point du processus de purification et la réalisation des analyses. « Des délais de développement courts sont essentiels dans l’industrie pharmaceutique, car la protection par brevet des médicaments dure généralement 20 ans », souligne Kober. « Pendant cette période, toutes les phases de développement technologique, diverses études cliniques et la procédure d’autorisation doivent être menées rapidement, car après l’expiration du brevet, les marges bénéficiaires des médicaments produits diminuent souvent considérablement. Chaque mois compte, car des délais de développement courts permettent une entrée précoce sur le marché et garantissent ainsi le profit avant l’expiration du brevet. »

Après la fin du développement, l’entreprise accompagne ses clients si besoin pour le transfert du processus vers l’installation de production et reste disponible en cas de problème. « Notre objectif est que tous les biologiques soient produits à leur destination avec la même qualité qu’en laboratoire. Cela inclut, en plus d’une lignée cellulaire monocloniques stable, le milieu First CHOice ainsi que le processus de fabrication et de purification », confirme Kober.