Profilazione delle funzioni cellulari per valutare la stabilità dei cloni in bioreattori farmacologici
I farmaci biologici sono molto promettenti come trattamenti innovativi per il cancro, le malattie cardiovascolari e le malattie rare. Al centro della produzione di questi farmaci vi è la selezione della cellula ospite che produrrà la molecola terapeutica in quantità e qualità sufficienti. Le cellule ingegnerizzate presentano tuttavia una variabilità genetica che potrebbe portare a comportamenti imprevedibili, inclusa la perdita di produttività. Risulta pertanto fondamentale identificare e comprendere i meccanismi che guidano le prestazioni dei bioprocessi. Al tempo stesso, l’alto costo di produzione di questi nuovi farmaci rappresenta una sfida significativa per i paesi con budget sanitari limitati.
Una tecnologia innovativa per la valutazione dello stress cellulare
Il progetto BIOSIM, finanziato dall’UE, ha sviluppato una tecnologia di piattaforma che offre una rapida profilazione dei sistemi di produzione basati su cellule. La tecnologia ChemStress Fingerprinting è stata sviluppata dalla PMI irlandese Valitacell. «Per avere un sistema di produzione migliore e più controllabile, in particolare per molecole più complesse, è fondamentale identificare e comprendere i cambiamenti nell’apparato cellulare che guidano le prestazioni dei bioprocessi; ChemStress è stato sviluppato per fornire un’analisi profonda, funzionale e cellulare», spiega Jerry Clifford, coordinatore del progetto e amministratore delegato di Valitacell. ChemStress® è una piastra a 96 pozzetti contenente più sostanze chimiche, selezionate per la loro capacità di sfidare i principali percorsi cellulari che guidano la produzione o di emulare le principali sollecitazioni da bioprocesso. La coltura cellulare statica su piastre ChemStress® per tre giorni consente ai prodotti chimici di sfidare le cellule. Le risposte cellulari a queste sfide vengono analizzate per output specifici dell’utente finale quali la densità cellulare vitale. Nel loro insieme, le risposte in uscita alle diverse sostanze chimiche costituiscono impronte digitali caratteristiche della funzione cellulare profonda.
Prestazioni di ChemStress e direzioni future
BIOSIM ha collaborato con quattro aziende per convalidare i risultati della tecnologia ChemStress rispetto alle prestazioni cellulari osservate utilizzando metodi tradizionali. I risultati suggeriscono che i metodi tradizionali che si concentrano su attributi di alto livello possono mascherare profondi cambiamenti cellulari sottostanti, portando così a scegliere erroneamente cloni instabili per la produzione. La profilazione di ChemStress® è stata utilizzata per valutare la somiglianza della funzione cellulare e classificare i cloni cellulari in base alla stabilità della funzione. I cloni più importanti avevano le impronte digitali per la funzione cellulare più consistenti, fornendo una nuova metrica di stabilità ortogonale che guarda più in profondità nella funzione cellulare rispetto al solo titolo. Questo approccio offre una base razionale per la rimozione di cloni instabili nei primi studi, in modo da ridurre il carico della coltura cellulare. «Il finanziamento di BIOSIM è stato fondamentale per Valitacell al fine di competere nel mercato globale dei biofarmaci», sottolinea Clifford. Attraverso un programma di adozione anticipata, l’azienda ha iniziato a vendere il prodotto fino a quando non si arriverà a un numero di utenti finali specifici e note applicative per il lancio completo. ChemStress costituisce un test rapido per valutare l’idoneità cellulare per la biotrasformazione sfruttando la risposta della cellula a un ambiente stressante. Ulteriori applicazioni di ChemStress® nell’ambito della produzione biologica comprendono i terreni di coltura cellulare e il controllo di qualità della linea cellulare, la valutazione funzionale dell’ingegneria cellulare e la progettazione di terreni di coltura cellulare. Considerati i rigidi requisiti normativi che regolamentano la scoperta di farmaci e lo sviluppo di linee cellulari, Clifford è fiducioso che «immettere ChemStress sul mercato agevolerà la profilazione funzionale dettagliata dell’ingegneria cellulare».
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