如何以灵活的细胞系开发(CLD)为起点，加速推进下一代生物制剂进入临床

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关键词：进入临床

资讯来源：同写意

发布时间： 2022-03-28

近年来，随着生物医药产业的蓬勃发展，药物研发人员正在通过确认新的疾病靶点和生物学机制，以寻找更有效的治疗方法。因此，药物开发管线正从标准抗体向更复杂的下一代生物制剂（NGBs）发展。

双/多特异性抗体等复杂分子是当前重要的新药研发方向之一，这类药物具有全新作用机制，可增强疗效和安全性，同时还可以降低药物开发成本，缩短药物开发周期。双/多特异性抗体或糖蛋白通常将不同分子的结构域和非天然工程元素结合起来，其结构的复杂性对传统的蛋白表达平台带来诸多挑战，包括表达量低、产品质量不稳定和蛋白质聚集等。因此，在短时间内开发出高表达量的细胞系是目前亟需满足的市场需求。

在抗体药物和重组蛋白类药物工艺开发过程中，细胞系开发（CLD）是CMC的起点和基础，会影响到后续候选分子的选择与药物开发速度。细胞系开发的速度、稳定性、表达量和表达产物质量直接关系到药物的生产成本和产品质量。因此，获得高产量、符合质量要求的细胞系至关重要。

传统构建细胞系的方法，通常是将外源基因克隆到带有筛选标记的载体上，载体被转染到宿主细胞后筛选得到目的基因，并整合到宿主基因组中，以构建稳定细胞系。由于外源基因整合位点的随机性，以及多个整合位点表达活性的差异等，需要开展大规模的克隆筛选，从而导致细胞系构建耗时较长、效率较低。目前要在短时间内开发一种克隆细胞系，能够以一贯高的产量表达具有所需质量和功能的蛋白仍然颇具挑战。

灵活的CLD定制

以满足每个阶段的选择

作为全球CDMO行业里的龙头企业，Lonza（龙沙）拥有超过35年的细胞培养和监管合规经验，已成功构建了800多个GMP细胞系。Lonza通过应用细胞工程技术、表达载体优化、定点整合技术以及高通量克隆筛选等新技术，极大地简化了CLD流程，缩短了药物研发周期。

▌GS^®表达系统帮助缩短CLD周期

Lonza专有的GS^®表达系统包括CHOK1SV GS-KO^®宿主细胞系、载体和已优化的细胞培养基、营养因子等，可以帮助优化治疗性蛋白表达。凭借快速可靠地生成高产细胞系的能力，Lonza旨在支持单克隆抗体和下一代生物制剂的最佳表达，帮助缩短药物上市时间。

选择合适的宿主细胞是细胞系构建的开端，GS^®表达系统的CHOK1SV GS-KO宿主细胞系是Lonza在其CHOK1SV细胞的基础上，将CHOK1SV细胞中的GS的双等位基因完全敲除而成。由于内源性的GS基因被完全敲除，大大提高了筛选效率，缩短了稳定细胞系的开发周期（比CHOK1SV系统缩短了6周），同时提高了最终克隆的稳定性。

此外，优质的细胞系还要搭配合适的表达载体，才能更好地保障产品的产量和质量。

下一代生物制剂和复杂蛋白需要多基因表达，GS^®表达系统包括用于表达一个和两个基因的基础载体，以及允许同时表达三个和四个基因的pXC多基因载体。多基因载体可以将多个基因一次性整合到CHO细胞里进行表达，极大地简化了新一代生物制剂的开发流程和生产效率。

由于载体整合是在随机的DNA断裂点实现的，因此大量克隆会在较差的基因表达位点整合质粒，从而导致细胞系构建效率低下。转座酶技术可以通过靶向插入载体，将载体整合到高表达的开放染色质位点中，从而极大地改进细胞系的构建过程。

GS PiggyBac^®转座子系统作为GS^®表达系统的最新技术，将PiggyBac^TM转座子技术与Lonza独有的GS^®表达系统相结合，可以精确地将外源基因复制剪切到CHO基因组高转录活性的区域，进一步提高了细胞系的稳定性。

▲GS PiggyBac^®的作用机制（图片来源：Lonza）

GS PiggyBac^®技术提高了基因表达效率，并可容纳分子量大于200kb的DNA载体，是复杂且难以表达的蛋白质的理想选择。针对不同的分子，包括普通单抗、难以表达的单抗、两个不同重链的复杂抗体以及双抗，与单独的GS系统相比，将GS系统与PiggyBac转座子技术相结合可以显著提升产量。

▲GS PiggyBac^®显著提高各种分子的产量

（图片来源：Lonza）

从以上可以看出，Lonza的GS基因表达系统可生产广泛的产品类型，包括标准化的单克隆抗体、双特异性抗体、新型糖蛋白和其他复杂分子。已上市的产品中，超过60个采用GS系统表达，其中超过10个是非单抗类产品，还有数百种正在临床管道中。

▌Beacon^®单细胞光导系统提高筛选效率

如何高效筛选出优秀的单克隆是非常关键的一步，目前常见的单细胞分离和筛选方法包括：流式细胞仪分选法（fluorescence activated cell sorter,FACS）、单细胞打印（Single cell printing）、VIPS ^TM （Verified in-situ plate seeding）和有限稀释法（limiting dilution cloning，LDC）等。

这些方法存在一定的局限性，使得单克隆筛选成为CLD流程中最为耗时耗力的一个环节，Lonza引入了Beacon^®平台，帮助提高克隆筛选效率。Beacon^®平台不仅有助于快速筛选稳定高产的细胞系，而且对于实现最优克隆的选择以及后期生物反应器的放大培养提供了非常有价值的参考数据。

这些方法存在一定的局限性，使得单克隆筛选成为CLD流程中最为耗时耗力的一个环节，Lonza引入了Beacon ^® 平台，帮助提高克隆筛选效率。Beacon ^® 平台不仅有助于快速筛选稳定高产的细胞系，而且对于实现最优克隆的选择以及后期生物反应器的放大培养提供了非常有价值的参考数据。

▲Lonza的Beacon^®平台

（图片来源：Lonza）

CLD的优化可以缩短药物开发周期、提高效率，在不增加风险的前提下加速将产品推向临床。 Lonza提供灵活的CLD定制，涵盖CLD的全流程，包括宿主细胞的选择、表达载体的构建、转染方法、单克隆筛选技术、细胞培养工艺技术等，可以满足每个阶段的不同选择。

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