Développement de la plateforme cellulaire EB66 dérivée de cellules souches embryonnaires de canard pour la production industrielle d’anticorps thérapeutiques à activité ADCC améliorée

par Stéphane Olivier

Thèse de doctorat en Biologie, médecine et santé. Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Yannick Jacques et de Abdel-Majid Mehtali.

Soutenue en 2010

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Cellules souches embryonnaires
• Anticorps monoclonaux
• Glycosylation
• Fucose
• Cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps

Résumé

Le marché des anticorps monoclonaux (Acm) présente la croissance la plus forte du secteur pharmaceutique. Mais le coût prohibitif des traitements impose le développement de molécules plus actives et moins onéreuses. Une des stratégies repose sur l’amélioration de l’activité ADCC (antibody-dependent cell cytotoxicity) permise par le contrôle de la fucosylation des Acms. Les cellules EB66, dérivées de cellules souches embryonnaires de canard, ont des atouts règlementaires et industriels uniques: elles sont génétiquement stables, immortelles et sont capables de croître à de fortes densités en milieu sans sérum. De plus, les espèces aviaires produisant naturellement des anticorps peu fucosylés, la cellule EB66 pourrait constituer une plateforme précieuse pour la production d’Acm à activité ADCC renforcée. Ce travail a consisté à établir et à optimiser les technologies requises à une production industrielle d’Acm thérapeutiques dans la cellule EB66. Un procédé de sélection de clones producteurs a été développé. L’optimisation d’un vecteur d’expression spécifique associée au développement du procédé de production ont permis d’atteindre un rendement supérieur à 1 g/L. Ces Acm ont présenté une glycosylation comparables à ceux produits en cellules de hamster CHO à l’exception d’un contenu en fucose naturellement réduit. Ce faible taux de fucose a été associé à une activité ADCC améliorée. Egalement, la capacité de fucosylation des clones producteurs semble être corrélée avec le niveau d’expression de l’alpha 1,6-fucosyltransférase. La cellule EB66 possède ainsi le potentiel pour devenir une plateforme de production industrielle d’Acm thérapeutique à forte activité cytotoxique.

Titre traduit

Development of the EB66 cell line platform, a duck embryonic stem cell-derived substrate, for the industrial production of therapeutic antibodies with enhanced ADCC activity

Résumé

Monoclonal antibodies (mAbs) represent the fastest growing class of pharmaceuticals. However, prohibitive therapeutic costs call to develop cheaper and more active molecules. To this end, one of the promising strategies is to enhance mAbs efficacy through an improved antibody dependent cell cytotoxicity (ADCC) correlated with mAbs fucosylation level. EB66 cell line, a duck embryonic stem cell-derived substrate, displays unique regulatory and industrial features: they are genetically stable, immortal, and reach high cell densities in serum-free medium. The fact that avian species have been described to naturally produce low-fucosylated antibodies prompted the investigation on the use of the duck EB66 cells for the production of mAbs with reduced fucose content and enhanced ADCC activity. The aim of this work was to establish and optimize technologies dedicated to the development of the EB66 cellular platform for the production of therapeutic mAbs. A selection procedure has been developed to isolate producer clones. A yield titer higher to 1 g/l has been reached thanks to the optimization of a specific expression vector associated to the development of the production process. The mAbs produced on EB66 cells display a glycosylation profile comparable with mAbs produced on the Chinese hamster ovary cells, with a naturally reduced fucose content resulting in a strongly enhanced ADCC activity. Furthermore, we observed a correlation between mAbs fucosylation and expression level of the alpha 1,6-fucosyltransferase within producer clones. The EB66 cells have therefore the potential to evolve as a novel cellular platform for the production of high potency therapeutic antibodies.