Colture cellulari per il processo produttivo

Le cellule in coltura vengono utilizzate per la produzione di farmaci biologici come vaccini, proteine e anticorpi terapeutici e prodotti per la terapia cellulare. Dato l’aumento della richiesta di terapie biologiche e vaccini, si osserva un crescente interesse per l’identificazione di processi di coltura cellulare più efficienti, ottenuti attraverso lo sviluppo di:

• linee cellulari e colture cellulari in grado di garantire una resa maggiore
• terreni di coltura cellulare ottimizzati per l'espansione e la produzione
• bioreattori pensati per migliorare la crescita cellulare e la scalabilità

Sistemi di colture cellulari per il processo produttivo

Sebbene i sistemi di espressione quali cellule batteriche, di lievito e di insetto, siano in grado di sovraesprimere le proteine ricombinanti, per la produzione di farmaci biologici si ricorre più spesso alle cellule di mammifero, in quanto in grado di propagare i virus umani, esprimere anticorpi monoclonali e di effettuare le modifiche post-traduzionali, come la glicosilazione, fondamentali per la produzione di farmaci biologici efficaci. Diverse linee cellulari di mammifero, tra cui linee CHO, di linfoma (NS0, SP2/0) e linee di cellule embrionali renali umane (HEK), sono state sviluppate e utilizzate per produrre elevati livelli di proteine​terapeutiche e anticorpi. I progressi nell'editing genetico, come il sistema CRISPR-Cas, hanno ulteriormente aumentato l'efficienza produttiva e migliorato la qualità del prodotto attraverso modifiche del genoma della cellula ospite che consentono di manipolare la crescita cellulare e l'apoptosi e promuovere la modifica post-traduzionale del prodotto genico.

Terreni di coltura per la produzione di farmaci biologici

L'ottimizzazione del terreno di coltura è un altro elemento critico nello sviluppo di processi di coltura cellulare per la produzione di farmaci biologici. I terreni di coltura cellulare sintetici, privi di siero e di componenti di origine animale, sono comunemente utilizzati nella produzione di farmaci biologici in quanto riducono la variabilità introdotta dall’uso di terreni e supplementi non definiti; eliminano la presenza di contaminanti e agenti avventizi e riducono il rischio di effetti indesiderati/avversi. Poiché le diverse linee cellulari sono uniche e richiedono nutrienti diversi per crescere, la biomassa della coltura e la produzione di proteine dipendono in gran parte dal tipo terreno di coltura utilizzato.

Dispositivi per la coltura su larga scala utilizzati nei processi e nella produzione upstream, i bioreattori svolgono un ruolo chiave nell'espansione e nel passaggio di scala della coltura per la produzione. Il tipico processo seed train per l’espansione delle cellule prevede lo scongelamento delle cellule crioconservate seguito da successive espansioni in recipienti di coltura sempre più grandi, come beute, spinners e bioreattori agitati. Una volta raggiunti il volume e la densità cellulare ottimali, la coltura viene trasferita in un bioreattore. I bioreattori forniscono microambienti controllati e l’apporto di nutrienti necessario per la crescita e la differenziazione cellulare, migliorando la standardizzazione e la riproducibilità. I bioreattori a serbatoio agitato in acciaio inossidabile sono ancora molto utilizzati per la produzione, spesso si ricorre però a bioreattori monouso, che consentono una maggiore flessibilità e eliminano i tempi di fermo richiesti per la pulizia e la sterilizzazione delle apparecchiature tradizionali.