Optimization of an in-house developed cell culture medium for the cultivation of CHO cells

Die Produktion rekombinanter biopharmazeutischer Produkte in CHO Zellen ist der heute am häufigsten angewendete Prozess in der biopharmazeutischen Industrie weltweit. Dieser Umstand ist vor allem der Einführung von stabilen Produktionszelllinien und ständiger Prozessoptimierung zu verdanken. Auch die stabilste und ertragreichste Zelllinie könnte niemals die heute üblichen Titer im Bereich von g/L erreichen, wenn das Kulturmedium nicht auf die Ansprüche der entsprechenden Zellen abgestimmt wurde. Des Weiteren ist es unabdingbar alle Schritte eines biopharmazeutischen Produktionsprozesses als Einheit zu erfassen, da jeder einzelne Schritt äußerst gravierende Auswirkungen auf den Produktertrag oder die Produktqualität haben kann. Jedoch stellt die Wahl entsprechend definierter und optimierter Medien einen der einflussreichsten Schritte in der Produktion therapeutischer Proteine dar. In dieser Arbeit wurde ein eigenentwickeltes, chemisch definiertes Medium (MV3-2) mit einer aktuell am Markt erhältlichen Medienformulierung hinsichtlich möglicher Verbesserungen während der Kultivierung von CHO Zellen verglichen (Basal Medienformulierung + Feed Medienformulierungen). Des Weiteren wurden verschiedene Substanzen auf ihre Anwendbarkeit als Medienzusätze für die Verbesserung der Kulturbedingungen sowie zur Erhöhung der resultierenden Produktkonzentration getestet. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Produkterträge des Basalmediums um 70 % gesteigert werden konnten. Andererseits zeigt die Medienformulierung des Feed Mediums noch beträchtliche Schwächen hinsichtlich der Gesamtdauer des Prozesses sowie der finalen Produktkonzentration. Dies wurde im Vergleich zu einem aktuell erhältlichen Feed Medium getestet. Bei den Medienzusätzen (Trehalose, Mannose, Taurin, Glutathion, Lipid Mix, Valproat, Glycerin) zeigten die Ergebnisse für einige der verwendeten Zusätze ihre gute Anwendbarkeit für die Verbesserung der finalen Produktkonzentrationen.Production of recombinant proteins using Chinese hamster ovary (CHO) cells is the most successful platform for large-scale production in the biopharmaceutical industry worldwide (Walsh, 2014). This has been mainly achieved by establishment of high producer cell lines and process optimization approaches such as optimization of cell culture media. The best performing and stable producer cell lines would never achieve titers in the g/L range, if they were cultivated in poor media which do not satisfy the cells nutritional needs. Further, all process steps of recombinant protein production, from cell line development to the final product, have to be considered as a whole, since each step may have detrimental effects on protein yield and product quality. Nonetheless, the choice of a properly defined and balanced cultivation medium is one of the most critical steps with respect to therapeutic protein products. In this project an in-house developed chemically defined cell culture medium formulation (MV3-2) was benchmarked against a commercially available formulation in order to identify critical aspects for further optimization of the current formulations (basal medium + feed media). Moreover, various types of media supplements were evaluated towards their potential to improve general process performance and to boost product titers. The results show that the performance of the basal medium could be improved by 70 % in regard of product titers. However, the in-house developed feeding medium still has some room for improvement, since product titers and general culture performance were lower compared to a commercial feeding medium. Supplementation with media additives (D(+)-trehalose, D(+)-mannose, taurine, glutathione, lipids, valproic acid and glycerol) showed quite promising results for some additives, concerning increased product titers and applicability.Philipp MundspergerMit deutscher ZusammenfassungUniversität für Bodenkultur Wien, Masterarbeit, 2015(VLID)193564

Interplay of diverse adjuvants and nanoparticle presentation of native-like HIV-1 envelope trimers

The immunogenicity of HIV-1 envelope (Env) trimers is generally poor. We used the clinically relevant ConM SOSIP trimer to compare the ability of different adjuvants (squalene emulsion, ISCOMATRIX, GLA-LSQ, and MPLA liposomes) to support neutralizing antibody (NAb) responses in rabbits. The trimers were administered as free proteins or on nanoparticles. The rank order for the adjuvants was ISCOMATRIX > SE > GLA-LSQ ~ MPLA liposomes > no adjuvant. Stronger NAb responses were elicited when the ConM SOSIP trimers were presented on ferritin nanoparticles. We also found that the GLA-LSQ adjuvant induced an unexpectedly strong antibody response to the ferritin core of the nanoparticles. This “off-target” effect may have compromised its ability to induce the more desired antitrimer antibodies. In summary, both adjuvants and nanoparticle display can improve the magnitude of the antibody response to SOSIP trimers but the best combination of trimer presentation and adjuvant can only be identified experimentally