Development of natural and recombinant lectin microarrays for monitoring the production of glycosylated protein drugs

Mise en oeuvre de microréseaux de lectines naturelles et recombinantes dédiés au suivi de production des glycoprotéines d’intérêt thérapeutiqueLes anticorps thérapeutiques, biomédicaments dont le marché est en pleine expansion, sont des glycoprotéines obtenues en bioproduction dans des cellules eucaryotes. Leur N-glycosylation, cruciale pour la modulation des fonctions effectrices des anticorps, confère un effet pro-inflammatoire ou anti-inflammatoire aux anticorps. Les anticorps thérapeutiques recombinants actuellement commercialisés présentent des glycosylations dites tronquées (GlcNAc terminaux) ou non humaines (α-Gal, NeuGc) rendant les anticorps immunogènes et, par conséquent, réduisant notablement leur efficacité. Les Agences de Santé exigent de réduire cet effet secondaire. La société SiaMed’Xpress a développé un savoir-faire pour obtenir une glycosylation complète, incluant la sialylation terminale des N-glycanes par ingénierie des cellules eucaryotes. Il est nécessaire de disposer d’outils d’analyse permettant de suivre la qualité de la N-glycosylation au cours de la production.La modification du milieu de culture par ajout de suppléments nutritionnels permet une modulation supplémentaire de la glycosylation. L’utilisation de suppléments nutritionnels commerciaux augmentent le taux de production mais bloquent la glycosylation au stade G0(F) (GlcNAc terminaux) alors que l’utilisation d’un supplément propre à SiaMed’Xpress permet de poursuivre jusqu’à la galactosylation et la sialylation, mettant ainsi en évidence un carrefour métabolique clé dans la glycosylation. Pour suivre les modifications de glycosylation dans différentes conditions de production, un test utilisant des lectines a été développé. Un jeu de treize lectines naturelles et recombinantes a été sélectionné par analyse bio-informatique et intégré dans un glycotest. L’utilisation de ce glycotest pour l’analyse de la glycosylation de trois anticorps produits en présence de différents suppléments nutritionnels permet d’obtenir de façon rapide, fiable et reproductible les profils de glycosylation des anticorps. Ainsi, le glycotest développé est fonctionnel et permet de caractériser la glycosylation des anticorps thérapeutiques recombinants.Development of natural and recombinant lectin microarrays for monitoring the production of glycosylated protein drugsTherapeutic antibodies, biologic drugs whose market is growing, are glycoproteins obtained though bioproduction in eukaryotic cells. Their N-glycosylation, which is crucial for the modulation of effector functions, confers a pro-inflammatory or anti-inflammatory effect to antibodies. Currently, marketed therapeutic recombinant antibodies have truncated (terminal GlcNAc) or non human (α-Gal, NeuGc) glycosylation, inducing immunologic reaction and, consequently, reducing their effectiveness. Health agencies demand to reduce such secondary effects. SiaMed’Xpress developped a knowledge to obtained a complete glycosylation, including terminal sialylation of N-glycans by engineering eukaryotic cells for production. It is now necessary to develop analysis tools to monitor the quality of the N-glycosylation during bioproduction.Modification of culture media with feeds allows to further modulate glycosylation. The use of marketed feeds increase the production rate but block the glycosylation process in the G0(F) state (terminal GlcNAc) whereas SiaMed’Xpress feed allows for galactosylation and sialylation, highlighting a metabolic key point during the glycosylation. To follow the glycosylation modifications under different conditions of production, an assay using lectins has been developed. A panel of 13 lectins, recombinants and naturals, has been determined by bio-informatic analysis and integrated into a glycotest. The use of this glycotest to analyse glycosylation of 3 antibodies produced with different feeds allows fast, reliable and reproductible glycosylation profils of these antibodies. So, this developped glycotest is functionnal and this using permits to monitore therapeutic recombinant antibody glycosylation during bioproduction