Разработка технологии культивирования клеточной линии, продуцирующей однодоменное антитело, слитое с Fc-фрагментом IgG1 человека

Цели. Разработать эффективную технологию культивирования клеток яичников китайского хомячка (СНО), стабильно продуцирующих антитело GamP2C5, которое является компонентом I кандидатного препарата ГамКовиМаб для экстренной профилактики и терапии инфекции, вызванной вирусом SARS-CoV-2; подобрать оптимальные параметры культивирования и масштабировать данную технологию на производстве.
Методы. Исследование проводилось на культуре клеток СНО GamP2C5 (клон 78), продуцирующей однодоменное антитело, слитое с Fc-фрагментом IgG1 человека GamP2C5; были использованы различные среды для культивирования и питательные добавки. Культивирование клеток проходило в колбах Эрленмейера, биореакторе c волновым типом перемешивания Biostat^® RM 20 basic, минибиореакторах Ambr^® 250, биореакторе с осевым типом перемешивания STR 200.
Результаты. При помощи молекулярно-генетических и биотехнологических методов был получен стабильный клон-продуцент антитела CHO GamP2C5 (клон 78), и отработана методика культивирования полученного клона-продуцента на различных питательных средах. Были выбраны наиболее подходящие режимы культивирования, питательная среда и оптимальные подпитки. Данная технология была отработана в лабораторных условиях в 10-литровом реакторе и успешно масштабирована на производстве в филиале «Медгамал» Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи.
Выводы. В данном исследовании показана принципиальная возможность разработки и масштабирования технологии культивирования для получения препарата на основе модифицированного однодоменного антитела с вируснейтрализующей активностью против различных штаммов вируса SARS-CoV-2.

1. Sun J., Yang .D., Xie X., Li L., Zeng H.Z., Gong B., Xu J.Q., Wu J.H., Qu B.B., Song G.W. Clinical application of SARS-CoV-2 antibody detection and monoclonal antibody therapies against COVID-19. World J. Clin. Cases. 20236;11(10):2168–2180. https://doi.org/10.12998/wjcc.v11.i10.2168

2. Mitra S., Tomar P.S. Hybridoma technology; advancements, clinical significance, and future aspects. J. Genet. Eng. Biotechnol. 2021;19(1):159. https://doi.org/10.1186/s43141-021-00264-6

3. Lu R.M., Hwang Y.C., Liu I.J., Lee C.C., Tsai H.Z., Li H.J., Wu H.C. Development of therapeutic antibodies for the treatment f diseases. J. Biomed. Sci. 2020;27(1):1. https://doi.org/10.1186/s12929-019-0592-z

4. Quinteros D.A., Bermúdez J.M., Ravetti S., Cid A., Allemandi D.A., Palma S.D. Therapeutic use of monoclonal antibodies: general aspects and challenges for drug delivery. Chapter 25. In: Nanostructures for Drug Delivery. Micro and Nano Technologies. 2017:807–833. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-46143-6.00025-7

5. Garcia J., Hurwitz H.I., Sandler A.B., Miles D., Coleman R.L., Deurloo R., Chinot O.L. Bevacizumab (Avastin®) in cancer treatment: a review of 15 years of clinical experience and future outlook. Cancer Treat. Rev. 2020;86:102017. https://doi.org/10.1016/j.ctrv.2020.102017

6. Chisari C.G., Sgarlata E., Arena S., Toscan S., Luca M., Patti F. Rituximab for the treatment of multiple sclerosis: a review. J. Neurol. 2022;269(1):159–183. https://doi.org/10.1007/s00415-020-10362-z

7. Hemperly A., Vande Casteele N. Clinical Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Infliximab in the Treatment of Inflammatory Bowel Disease. Clin. Pharmacokinet. 2018;57(8):929–942. https://doi.org/10.1007/s40262-017-0627-0

8. Weinblatt M.E., Keystone E.C., Furst D.E., Kavanaugh A.F., Chartash E.K., Segurado O.G. Long term efficacy and safety of adalimumab plus methotrexate in patients with rheumatoid arthritis: ARMADA 4-year extended study. Ann. Rheum. Dis. 2006;65(6):753–759. https://doi.org/10.1136/ard.2005.044404

9. Salazar G., Zhang N., Fu T.M., An Z. Antibody therapies for the prevention and treatment of viral infections. NPJ Vaccines. 2017;2:19. https://doi.org/10.1038/s41541-017-0019-3

10. Pelegrin M., Naranjo-Gomez M., Piechaczyk M. Antiviral Monoclonal Antibodies: Can They Be More Than Simple Neutralizing Agents? Trends Microbiol. 2015;23(10): 653–665. https://doi.org/10.1016/j.tim.2015.07.005

11. Pantaleo G., Correia B., Fenwick C., Joo V.S., Perez L. Antibodies to combat viral infections: development strategies and progress. Nat. Rev. Drug Discov. 2022;21(9):676–696. https://doi.org/10.1038/s41573-022-00495-3

12. Miyazato Y., Yamamoto K., Nakaya Y., Morioka S., Takeuchi J.S., Takamatsu Y., Maeda K., Kimura M., Sugiura W., Mitsuya H., Yano M., Ohmagaria N. Successful use of casirivimab/imdevimab anti-spike monoclonal antibodies to enhance neutralizing antibodies in a woman on anti-CD20 treatment with refractory COVID-19. J. Infect. Chemother. 2022;28(7):991–994. https://doi.org/10.1016/j.jiac.2022.03.002

13. Jovčevska I., Muyldermans S. The Therapeutic Potential of Nanobodies. BioDrugs. 2019;34(1):11–26. https://doi.org/10.1007/s40259-019-00392-z

14. Есмагамбетов И.Б., Щебляков Д.В., Егорова Д.А., Воронина О.Л., Деркаев А.А., Воронина Д.В., Попова О., Рябова Е.И., Щербинин Д.Н., Аксенова Е.И., Семенов А.Н., Кунда М.С., Рыжова Н.Н., Зубкова О.В., Тухватулин А.И., Логунов Д.Ю., Народицкий Б.С., Борисевич С.В., Гинцбург А.Л. Наноантитела – потенциальный терапевтический препарат против лихорадки Эбола. Acta Naturae. 2021;13(4):53–63. https://doi.org/10.32607/actanaturae.11487

15. Derkaev A.A., Ryabova E.I., Esmagambetov I.B., Shcheblyakov D.V., Godakova S.A., Vinogradova I.D., Noskov A.N., Logunov D.Y., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L. rAAV expressing recombinant neutralizing antibody for the botulinum neurotoxin type A prophylaxis. Front. Microbiol. 2022;13:960937. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.960937

16. Voronina D.V., Shcheblyakov D.V., Favorskaya I.A., Esmagambetov I.B., Dzharullaeva A.S., Tukhvatulin A.I., Zubkova O.V., Popova O., Kan V.Y., Bandelyuk A.S., Shmarov M.M., Logunov D.Y., Naroditskiy B.S., Gintsburg A.L. Cross-Reactive Fc-Fused Single-Domain Antibodies to Hemagglutinin Stem Region Protect Mice from Group 1 Influenza a Virus Infection. Viruses. 2022;14(11):2485. https://doi.org/10.3390/v14112485

17. Panova E.A., Kleymenov D.A., Shcheblyakov D.V., Bykonia E.N., Mazunina E.P., Dzharullaeva A.S., Zolotar A.N., Derkaev A.A., Esmagambetov I.B., Sorokin I.I., Usachev E.V., Noskov A.N., Ivanov I.A., Zatsepin T.S., Dmitriev S.E., Gushchin V.A., Naroditsky B.S., Logunov D.Y., Gintsburg A.L. Single-domain antibody delivery using an mRNA platform protects against lethal doses of botulinum neurotoxin A. Front. Immunol. 2023;14:1098302. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1098302

18. Godakova S.A., Noskov A.N., Vinogradova I.D., Ugriumova G.A., Solovyev A.I., Esmagambetov I.B.., Tukhvatulin AI., Logunov D.Y., Naroditsky B.S.., Shcheblyakov D.V., Gintsburg A.L. Camelid VHHs Fused to Human Fc Fragments Provide Long Term Protection Against Botulinum Neurotoxin A in Mice. Toxins (Basel). 2019;11(8):464. https://doi.org/10.3390/toxins11080464

19. Esmagambetov I.B., Ryabova E.I., Derkaev A.A., Shcheblyakov D.V., Dolzhikova I.V., Favorskaya I.A., Grousova D.M., Dovgiy M.A., Prokofiev V.V., Gosudarev A.I., Byrikhina D.V., Zorkov I.D., Iliukhina A.A., Kovyrshina A.V., Shelkov A.Y., Naroditsky B.S., Logunov D.Y., Gintsburg A.L. rAAV expressing recombinant antibody for emergency prevention and long-term prophylaxis of COVID-19. Front. Immunol. 2023;14:1129245. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1129245

20. Favorskaya I.A., Shcheblyakov D.V., Esmagambetov I.B., Dolzhikova I.V., Alekseeva I.A., Korobkova A.I., Voronina D.V., Ryabova E.I., Derkaev A.A., Kovyrshina A.V., et al. Single-Domain Antibodies Efficiently Neutralize SARS-CoV-2 Variants of Concern. Front. Immunol. 2022;13:822159. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.822159

21. Седова Е.С., Щербинин Д.Н., Банделюк А.С., Верховская Л.В., Вискова Н.Ю., Авдонина Е.Д., Прокофьев В.В., Рябова Е.И., Есмагамбетов И.Б., Первойкина К.А., Богачева Е.А., Лысенко А.А., Шмаров М.М. Способ получения рекомбинантных антител, продуцируемых клеточной линией, трансдуцированной рекомбинантными аденовирусами. Тонкие химические технологии. 2023;18(1):48–64. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2023-18-1-48-64

22. Yao T., Asayama Y. Animal-cell culture media: History, characteristics, and current issues. Reprod. Med. Biol. 2017;16(2):99–117. https://doi.org/10.1002/rmb2.12024

23. Xu P., Clark C., Ryder T., Sparks C., Zhou J., Wang M., Russell R., Scott C. Characterization of TAP Ambr 250 disposable bioreactors, as a reliable scale-down model for biologics process development. Biotechnol. Prog. 2017;33(2):478–489. https://doi.org/10.1002/btpr.2417