Characterization of biopharmaceuticals produced from algae

Abstract

Le virus d'immunodéficience humaine (VIH) affecte plus de 38 millions de personnes dans le monde et est responsable de près de 700 000 décès par an. Parmi les solutions thérapeutiques développées, la recherche d’anticorps monoclonaux est très active depuis plusieurs années. Ces biomédicaments ciblent soit les processus de multiplication du virus, soit la stimulation du système immunitaire afin de détruire les cellules infectées. Dans ce contexte, un anticorps bispécifique anti-VIH a été conçu par la société AlbaJuna Therapeutics SL puis produit par celle-ci dans des cellules HEK et par la société Leaf Expression Systems dans des plantes de tabac. Dans le cadre de mes travaux de thèse, la microalgue Phaeodactylum tricornutum a été transformée génétiquement pour produire cet anticorps anti-VIH. Les glycoprotéines thérapeutiques produites dans des cellules HEK et dans des plantes de tabac ont ensuite été caractérisées par différentes approches analytiques. Ces travaux ont permis de confirmer la séquence protéique dans son ensemble et d’établir que la N-glycosylation est fonction du système d'expression utilisé et du compartiment d’adressage de la protéine thérapeutique. En complément, les structures détaillées des isomères majoritaires de N-glycanes oligomannosidiques présents sur les protéines endogènes de la diatomée Phaeodactylum tricornutum ont été déterminées. Ces oligosaccharides sont identiques à ceux synthétisés par les cellules de mammifères et donc non immunogènes. En conséquence, Phaeodactylum tricornutum peut être considérée comme un système adapté à la production de glycoprotéines dédiées à la thérapie humaine.The human immunodeficiency virus (HIV) affects more that 38 millions of people worldwide and is responsible for about 700 000 deaths per year. Among the therapeutic treatments that are currently investigated, search for monoclonal antibodies is very active since several years. These biopharmaceuticals are developed either to prevent the virus multiplication or to stimulate the immune system in order to kill infected cells. With the aim to develop new anti-HIV specific antibodies, the company AlbaJuna Therapeutics SL has designed a bispecific antibody that was produced by this company in HEK mammalian cells or in tobacco plants by Leaf Expression Systems. In the context of my PhD thesis, the diatom Phaeodactylum tricornutum has been transformed in order to produce this anti-HIV antibody. In parralel, the therapeutic glycoproteins produced in HEK cells and tobacco plants have been characterized. We have confirmed the overall sequence of the protein backbone and demonstrated that the protein N-glycosylation is dependent on the expression system and the compartment where the therapeutic protein was targeted. In addition, we have investigated the structures of oligomannoside isomers N-linked to proteins of Phaeodactylum tricornutum and demonstrated that these oligosaccharides are identical to those synthesized in mammals, and as a consequence are non immunogenic. Thus, Phaeodactylum tricornutum appears to be a suitable expression system for the production of human therapeutic glycoproteins