Towards an Animal-Derived Component Free Medium for Sp2/0 Fed-batch Culture : requirements and Challenges for an Effective Lipid Supplementation

par Samira El Kouchni

Thèse de doctorat en Sciences, technologie, santé. Biologie cellulaire et physiopathologie

Sous la direction de Bertrand Garbay.

Soutenue le 19-12-2011

à Bordeaux 2 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) .

Le président du jury était Michel Rigoulet.

Le jury était composé de Hervé Broly.

Les rapporteurs étaient Louis Casteilla, Annie Marc.

  • Titre traduit

    Vers un milieu sans composés d’origine animale pour la culture en mode fed-batch de cellules Sp2/0 : prérequis et défis pour une supplémentation efficace en lipides


  • Résumé

    Les anticorps monoclonaux (mAb) sont d’importants agents thérapeutiques largement utilisés dans le traitement de cancers. Ces protéines recombinantes complexes sont généralement produites dans des lignées cellulaires de mammifères et l’industrie pharmaceutique a développé des procédés robustes permettant d’obtenir de grandes quantités d’anticorps monoclonaux de qualité constante. Une tendance générale observée aujourd’hui est d’éviter l’utilisation de produits d’origine animale dans ces procédés. En effet, ces composés représentent un risque de contamination du médicament par des agents infectieux et les autorités règlementaires renforcent leurs exigences pour leur retrait des procédés de fabrication. Ces composés sont par ailleurs mal définis et posent des problèmes de variabilité des procédés de production. L’objectif de ce projet était de développer un milieu sans dérivés animaux pour la culture d’une lignée cellulaire Sp2/0 utilisée par la société Merck Serono pour exprimer un anticorps monoclonal thérapeutique. Le procédé de fabrication actuel contient de la sérum albumine bovine (BSA) et de l’EX-CYTE (concentré commercial de lipoprotéines et acides gras) extraits de sérum bovin. Le retrait des deux composés du milieu de culture a entrainé une diminution de la productivité du procédé de 87% et il a été observé que l’EX-CYTE et la BSA étaient essentiels pour la survie de notre lignée cellulaire Sp2/0. La BSA a permis à elle seule de remplacer l’EX-CYTE dans le procédé et a été utilisée comme modèle pour le développement d’un remplacement sans dérivés animaux. Une étude de caractérisation de la préparation de BSA a été effectuée afin d’identifier les facteurs responsables de son activité promotrice pour la croissance cellulaire. Les lipides représentaient une partie importante de cette activité mais un rôle significatif d’autres protéines contaminantes a été révélé. Enfin, un supplément lipidique sans dérivés animaux a été développé. Ce supplément était constitué d’un mélange de quatre acides gras (les acides oléique, linoléique, palmitique et stéarique) couplés à de la sérum albumine humaine recombinante (rHSA). Le supplément acides gras-rHSA a permis de remplacer l’EX-CYTE et la BSA et un milieu sans composés d’origine animale a finalement été obtenu.


  • Résumé

    Monoclonal antibodies (mAbs) are important therapeutics widely used for cancer therapy. Mammalian cell lines are usually employed to produce these complex recombinant proteins and the pharmaceutical industry has developed robust processes that deliver large quantities of mAbs with a sustained quality. A general trend observed today is to avoid the use of animal-derived components in such processes. Indeed, these compounds represent a potential risk of contamination of the final drug product with infectious agents and regulatory authorities are putting pressure for their removal from manufacturing processes. Such compounds are also ill defined and source of variability for the production processes. The goal of this project was to develop an animal-derived component free (ADCF) medium for the culture of an Sp2/0 cell line used by the company Merck Serono to express a therapeutic mAb. The manufacturing process currently used contains bovine serum albumin (BSA) and EX-CYTE (a commercial concentrate of lipoproteins and fatty acids) sourced from bovine serum. The removal of both components from the cell culture medium decreased the productivity of the process by 87%. EX-CYTE and BSA were found to be essential for the survival of our Sp2/0 cell line. BSA, which was found to replace EX-CYTE in the process, was used as a model for the development of an animal-derived component free replacement. A characterization of the BSA preparation was carried out to identify the factors responsible for its growth-promoting activity. Lipids accounted for a major part of the activity of the BSA preparation but a significant role of other protein contaminants was revealed. Finally, an animal-derived component free lipid supplement was developed. This supplement consisted in a mixture of four fatty acids (FA) (oleic, linoleic, palmitic and stearic acids) complexed with recombinant human serum albumin (rHSA). The FA/rHSA supplement could substitute for EX-CYTE and BSA and an ADCF medium was finally obtained.



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