Profilowanie funkcji komórek w celu oceny stabilności klonów w bioreaktorach do produkcji leków
Leki biologiczne dają wielką nadzieję na opracowanie przełomowych metod leczenia chorób nowotworowych, sercowo-naczyniowych oraz chorób rzadkich. Dla produkcji tych leków zasadnicze znaczenie ma dobór komórki gospodarza, która wyprodukuje wystarczającą liczbę leczniczych cząsteczek o odpowiedniej jakości. Modyfikowane komórki wykazują jednak zmienność genetyczną, która może prowadzić do nieprzewidywalnych zachowań, w tym do utraty produktywności. Dlatego istotne jest określenie i zrozumienie mechanizmów, które zapewniają wydajność procesu biologicznego. Jednocześnie wysokie koszty produkcji tych nowych leków stanowią poważne wyzwanie dla krajów o ograniczonym budżecie na opiekę zdrowotną.
Innowacyjna technologia oceny stresu komórkowego
W ramach finansowanego ze środków UE projektu BIOSIM opracowano technologię platformową, która pozwala na szybkie profilowanie systemów produkcyjnych wykorzystujących komórki. Technologia ChemStress Fingerprinting została opracowana przez irlandzkie MŚP Valitacell. „W celu ulepszenia systemu produkcyjnego i zwiększenia nad nim kontroli – szczególnie w przypadku bardziej złożonych cząsteczek – kluczowe znaczenie ma określenie i zrozumienie zmian w maszynerii komórkowej zapewniających wydajność procesu biologicznego. Technologia ChemStress została opracowana w celu umożliwienia dogłębnej, funkcjonalnej analizy komórkowej”, wyjaśnia koordynator projektu i dyrektor generalny firmy Valitacell, Jerry Clifford. ChemStress® to płytka 96-dołkowa zawierająca wiele substancji chemicznych wybranych ze względu na ich zdolność do oceny kluczowych szlaków komórkowych napędzających produkcję lub do odwzorowywania głównych rodzajów stresu występujących podczas procesu biologicznego. Statyczna hodowla komórek na płytkach ChemStress® przez okres trzech dni daje czas na poddanie komórek próbom przy użyciu substancji chemicznych. Odpowiedzi komórek na te próby są analizowane pod kątem wyników istotnych dla użytkownika końcowego, takich jak zagęszczenie komórek żywotnych. Uzyskane odpowiedzi na działanie różnych substancji chemicznych razem wzięte stanowią zbiór charakterystycznych informacji o głębokich funkcjach komórkowych.
Wyniki technologii ChemStress i przyszłe kierunki działań
W ramach projektu BIOSIM współpracowano z czterema firmami w celu walidacji wyników technologii ChemStress pod kątem obserwowanej przy użyciu tradycyjnych metod czynności komórek. Wyniki sugerują, że tradycyjne metody, które skupiają się na atrybutach wysokiego poziomu, mogą maskować głębokie zmiany komórkowe, co prowadzi do błędnego doboru niestabilnych klonów do produkcji. Profilowanie przy użyciu technologii ChemStress® zostało wykorzystane do oceny podobieństwa funkcji komórek i uszeregowania klonów komórek według stabilności ich funkcji. U klonów o najwyższej stabilności stwierdzono najbardziej spójne informacje dotyczące funkcji komórek, pozwalające na zastosowanie nowatorskiej, ortogonalnej metody pomiaru stabilności, która umożliwia głębszą ocenę funkcji komórek niż samo miano. Podejście to zapewnia racjonalną podstawę do usuwania niestabilnych klonów na wczesnym etapie prób w celu zmniejszenia obciążenia hodowli komórkowej. „Finansowanie projektu BIOSIM miało dla firmy Valitacell nadrzędne znaczenie, aby móc włączyć się do globalnego rynku biologicznych produktów leczniczych”, podkreśla Clifford. Dzięki programowi wczesnego użytkowania firma rozpoczęła sprzedaż produktu, która potrwa do momentu osiągnięcia większej liczby konkretnych użytkowników końcowych i not aplikacyjnych w celu pełnego wprowadzenia na rynek. ChemStress jest szybkim testem służącym do oceny przydatności komórek do procesów biologicznych poprzez wykorzystanie odpowiedzi komórkowej na stresujące środowisko. Dodatkowe zastosowania technologii ChemStress® w obszarze produkcji artykułów biologicznych obejmują kontrolę jakości podłoży i linii komórkowych, ocenę funkcjonalną inżynierii komórkowej oraz projektowanie podłoży komórkowych. Biorąc pod uwagę ścisłe wymogi prawne dotyczące opracowywania leków i rozwijania linii komórkowych, Clifford jest przekonany, że „wprowadzenie technologii ChemStress na rynek ułatwi szczegółowe profilowanie funkcjonalne w ramach inżynierii komórkowej”.
Słowa kluczowe
BIOSIM, stres, ChemStress, linia komórkowa, analiza