Изменение гликозилирования рекомбинантного иммуноглобулина человека подкласса IgG1 за счет подбора условий культивирования продуцентов и добавок

Возможность изменения профиля гликозилирования — важная опция при разработке технологии получения терапевтических рекомбинантных иммуноглобулинов. Гликаны обеспечивают влияние на различные эффекторные функции антитела, такие как антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность (ADCC), комплементзависимая цитотоксичность (CDC) и период полувыведения препарата. Способность достигнуть необходимого гликопрофиля терапевтического антитела за счет оптимизации условий культивирования будет способствовать как получению более эффективных препаратов, так и ускоренной разработке биоаналогов. По результатам проведенной работы установлено, что увеличение длительности культивирования приводит к снижению содержания галактоз; добавление регулятора афукоз EM-N-glycan regulator-2 (“Eminence”, Китай) приводит к увеличению афукозилированных гликанов; коэкспресссия фермента Fut8 приводит к увеличению маннозных остатков. Также были апробированы различные подходы, обеспечивающие регуляцию содержания фукоз, манноз и галактоз в ходе процесса биосинтеза терапевтического антитела IgG1.

1. Гузов Е.А., Цирулева М.А., Исеркапов А.В., Тюкова А.П., Казин В.Н., Колышкин В.М., Игнатьев В.Г. Влияние глюкозамина и ионов меди на формирование профиля гликозилирования моноклональных антител в клетках СНО. Биотехнология. 2023;39(2):3–9. DOI: 10.56304/S0234275823020035.

2. Дорохов Ю.Л., Шешукова Е.В., Кособокова Е.Н., Шиндяпина А.В., Косоруков В.С., Комарова Т.В. Роль углеводных остатков в функционировании иммуноглобулина G человека и терапевтических моноклональных антител. Биохимия. 2016;81(8):1069–1090.

3. Тимонова С.С., Смолова К.А., Зарипова Д.Т., Пантюшенко М.С., Королева М.А., Анисимов Р.Л., Хамитов Р.А., Пискунов А.А., Бадэ В.Н. Увеличение продуктивности клеточной линии-продуцента арилсульфатазы B за счет коэкспрессии формилглицин генерирующего фермента. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2022;22(1): 80–93. DOI: 10.56304/S0234275824010113.

4. Abès R., Teillaud J.L. Impact of Glycosylation on Effector Functions of Therapeutic IgG. Pharmaceuticals (Basel). 2010;3(1):146–157.

5. Aoyama M., Hashii N., Tsukimura W., Osumi K., Harazono A., Tada M., Kiyoshi M., Matsuda A., Ishii-Watabe A. Effects of terminal galactose residues in mannose α1–6 arm of Fc-glycan on the effector functions of therapeutic monoclonal antibodies. MAbs. 2019;11(5):826–836.

6. Barolo L., Abbriano R.M., Commault A.S., George J., Kahlke T., Fabris M., Padula M.P., Lopez A., Ralph P.J., Pernice M. Perspectives for Glyco-Engineering of Recombinant Biopharmaceuticals from Microalgae. Cells. 2020;9(3):633.

7. Ehret J., Zimmermann M., Eichhorn T., Zimmer A. Impact of cell culture media additives on IgG glycosylation produced in Chinese hamster ovary cells. Biotechnol Bioeng. 2019;116(4):816–830.

8. Goetze A.M., Liu Y.D., Zhang Z., Shah B., Lee E., Bondarenko P.V., Flynn G.C. High-mannose glycans on the Fc region of therapeutic IgG antibodies increase serum clearance in humans. Glycobiology. 2011;21(7):949–959.

9. Higel F., Seidl A., Sörgel F., Friess W. N-glycosylation heterogeneity and the influence on structure, function and pharmacokinetics of monoclonal antibodies and Fc fusion proteins. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2016;100:94–100.

10. Hossler P., Khattak S.F., Li Z.J. Optimal and consistent protein glycosylation in mammalian cell culture. Glycobiology. 2009;19(9):936–949.

11. Loebrich S., Clark E., Ladd K., Takahashi S., Brousseau A., Kitchener S., Herbst R., Ryll T. Comprehensive manipulation of glycosylation profiles across development scales. MAbs. 2019;11(2):335–349.

12. Peipp M., Lammerts van Bueren J.J., Schneider-Merck T., Bleeker W.W., Dechant M., Beyer T., Repp R., van Berkel P.H., Vink T., van de Winkel J.G., Parren P.W., Valerius T. Antibody fucosylation differentially impacts cytotoxicity mediated by NK and PMN effector cells. Blood. 2008;112(6):2390–2399.

13. Process for manipulating the level of glycan content of a glycoprotein. Leiske D.R., Trentalange M.T. Patent US 10,167,492 B2, 01.01.2019. Application No.: 15/529,950 from 01.12.2015.

14. Process of obtaining glycoprotein composition with increased afucosylation content. Makkapati S., Nikam V.S., Subrahmanyam S. Patent WO 2013/114165 A1, 08.08.2013. International Application No.: PСT/ IB2012/057091 from 08.12.2012.

15. Reusch D., Tejada M.L. Fc glycans of therapeutic antibodies as critical quality attributes. Glycobiology. 2015;25(12):1325–1334.

16. Ryman J.T., Meibohm B. Pharmacokinetics of Monoclonal Antibodies. CPT Pharmacometrics Syst. Pharmacol. 2017;6(9):576–588.

17. Schjoldager K.T., Narimatsu Y., Joshi H.J., Clausen H. Global view of human protein glycosylation pathways and functions. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2020;21(12):729–749.

18. Shalel L.S., Aharonovitz O., Maor-Shoshani A., Abraham G., Kenett D., Aloni Y. An efficient method to control high mannose and core fucose levels in glycosylated antibody production using deoxymannojirimycin. Journal of Biotechnology. 2018;276-277:54–62.

19. Vlasak J., Ionescu R. Heterogeneity of Monoclonal Antibodies Revealed by Charge-Sensitive Methods. Current Pharmaceutical Biotechnology. 2008;9(6):468–481.

20. Yang G., Wang Q., Chen L., Betenbaugh M.J., Zhang H. Glycoproteomic Characterization of FUT8 Knock-Out CHO Cells Reveals Roles of FUT8 in the Glycosylation. Frontiers in Chemistry. 2021;9:755238.

21. Zhang L., Luo S., Zhang B. Glycan analysis of therapeutic glycoproteins. MAbs. 2016;8(2):205–215.

22. Zinc supplementation for decreasing galactosylation of recombinant glycoproteins. Gadgil M.C., Prabhu A.J., Gadre, R.V. Patent WO 2019/077628 A1, 25.04.2019. International Application No.: PСT/IN2018/050665 from 16.10.2028.