Développement d'un bioprocédé continu couplant la production et la purification d'un anticorps recombinant

Abstract

Les anticorps monoclonaux sont une classe de bio médicaments en plein essor. Leur production est largement étudiée afin d’obtenir des rendements de plus en plus élevés et de réduire les coûts. Cette thèse décrit le développement d’un procédé complet en continu, de la production d’anticorps recombinants par des cellules mammifères jusqu’à leur purification. L’objectif est de coupler la culture cellulaire en mode perfusion à la purification par chromatographie semi-continue. Le développement du procédé se fait en bioréacteur avec une lignée de cellules d’ovaires de hamster chinois (CHO-DP12) transformée pour produire un anticorps anti-Interleukine 8 utilisée, comme modèle. Après adaptation, les cellules ont été cultivées en mode batch afin de connaitre le comportement de la lignée en environnement contrôlé. Ensuite, un procédé de perfusion de 2L de culture avec recyclage cellulaire a été mis en place. Le principal enjeu est de maintenir un état stationnaire avec une concentration cellulaire constante et déterminer le débit optimal d’alimentation spécifique par cellule (CSPR). Plusieurs méthodes ont été testées et comparées pour la détermination de ce CSPR optimal. Le procédé de culture en perfusion a ensuite été maintenu pendant 24 jours à des concentrations cellulaires de 10, 20 et 40 millions de cellules par mililitres. Les anticorps produit par différents modes de culture ont été caractérisés (batch, fed-batch et perfusion). Les N-glycosylations, les variants de charge ainsi que la thermo-stabilité des anticorps ont été étudiés. Les résultats montrent que les anticorps produits présentent des caractéristiques similaires quel que soit le mode de production.Pour la purification, une étude préliminaire a permis de caractériser le comportement du filtrat sur la résine chromatographique d’affinité MabSelect Sure LX en chromatographie classique. Un procédé semi-continu a été simulé grâce au logiciel BioSC® Predict puis testé et optimisé sur le chromatographe BioSC®. Il comprend la purification de l’anticorps mais aussi les étapes de nettoyages et de sanitisation. Un premier essai de couplage production/purification a pu être réalisé avec succès pendant 32h et a permis d’obtenir un niveau de pureté similaire à la chromatographie classique. La productivité a été augmentée de 23% (en grammes d’anticorps purifié par litre de résine et par jour) et le volume de tampon utilisé a été réduit de 25%. De plus, le couplage production/purification a permis de s’affranchir du stockage de volumes importants de filtrat (7,2L de filtrat par jour de production en perfusion). Enfin, une étude de coût de production, à l’échelle « laboratoire », a été réalisée afin de déterminer, en fonction de la productivité du clone et de la quantité d’anticorps à produire, la différence de rentabilité entre une production en batch ou en perfusion à différents CSPR.