CHO cell research at DTU Biosustain and National Biologics Facility

DTU udbygger forskning og samarbejde om cellekulturer

fredag 12 feb 21

Kontakt

Bjarke Bak Christensen
Institutdirektør
DTU Bioengineering
30 66 42 33

Kontakt

Bjørn Gunnar Voldborg
Director Cell Line and Protein Production Facility
DTU Bioengineering
21 12 61 91

Kontakt

Christian Mostrup
Senior Programme Lead
Novo Nordisk Foundation

+45 3067 4805

Hamsterceller åbner for produktion af nye cellelinjer

Proteiner produceret i hamsterceller, CHO-celler, har været brugt siden 1980´erne. Cellerne er relativt lette at dyrke, og deres gener kan modificeres, så de kan udnyttes til at producere blandt andet kræftmedicin, blødermedicin, psoriasismedicin og hormoner, og den brede anvendelse af CHO-celler har bevirket, at lægemidler produceret i CHO-celler nemmere opnår godkendelse hos myndigheder. Desuden har CHO-celler vist sig at være sikre som produktionsvært, i modsætning til humane celler, som ofte er svære at dyrke og er mere sårbare for at blive inficeret med humane vira.

I løbet af de seneste tre årtier er adskillige proteinbiologiske stoffer blevet godkendt af lægemiddelmyndighederne, og langt de fleste stoffer er udviklet fra CHO-celler. Set ud fra et enkelt år som 2018 var syv af de ti bedst sælgende lægemidler baseret på proteiner, og alle på nær et enkelt lægemiddel var produceret med afsæt i CHO-celler.

I løbet af de sidste 7 år har DTU CHO-programmet været nøglen til udviklingen af CHO-cellelinjeteknik til en ingeniørvidenskab. De data, værktøjer og tilgange, der er udviklet The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability´s CHO-program, har fundamentalt ændret både omfang og ambitioner for de projekter baseret på celleteknologi, der kan forfølges i den akademiske verden og den bioteknologiske industri.
Dansk forskning i cellekulturer og udvikling af proteiner til biologiske lægemidler, blandt andet til behandling af kræft, styrkes med ny enhed på DTU.

DTU opruster forskning og uddannelse i udviklingen af cellekulturer til produktion af proteiner fra hamsterceller, CHO-celler, til brug i biologiske lægemidler, som er stærkt efterspurgte af virksomheder i lægemiddelbranchen.

Oprustningen på området sker med en startbevilling på 20 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden. Bevillingen gør det muligt at etablere et forsknings- og undervisningsmiljø på internationalt eliteniveau inden for cell culture engineering og sætte større fokus på etablering af industrisamarbejder inden for feltet. Forskningsmiljøet baseres på det eksisterende miljø i The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, CFB, som overføres og udbygges til et National Biologics Facility, NBF, på DTU Bioengineering.

”DTU ser store perspektiver i at integrere cellekulturteknologier i vores forsknings- og uddannelsesprogrammer. DTU har allerede i dag flere internationalt førende programmer inden for udvikling af biologiske lægemidler. Når vi kombinerer disse aktiviteter med CHO-celleforskningen i den nye National Biologics Facility, har vi faglig og forskningsmæssig tyngde til at etablere et helt nyt internationalt forskning- og uddannelsesmiljø,” siger Bjarke Bak Christensen direktør for DTU Bioengineering.

Claus Felby, Senior Vice President i Novo Nordisk Fonden glæder sig over etableringen af National Biologics Facility.

”Det stærke fokus på at bringe de imponerende resultater af forskningen i CHO-celler ud til industrien og styrke undervisningen er vigtig for, at vi fortsat kan udvikle Danmarks styrkepositioner inden for bioteknologi,” siger han.

Internationalt førende

Forskningen i cellekulturer baseret på hamsterceller til produktion af proteiner blev etableret på DTU i 2012. På kun otte år er det lykkedes forskergruppen på CFB at blive internationalt førende inden for udvikling af nye cellelinjer, der kan bruges til produktion af nye og bedre biologiske lægemidler til behandling af en lang række sygdomme, bl.a. kræft og andre sygdomme, hvor der ikke er optimale behandlingsmetoder i dag. Et eksempel er den livslange behandling med Alpha1-antitrypsin, som patienter, der mangler det naturlige protein, modtager. De behandles ugentligt med store doser af Alpha1-antitrypsin udvundet af blodplasma fra donorer, men med de nyudviklede CHO-celler fra DTU kan det nødvendige Alpha1-antitrypsin  i stedet produceres i dem.

CHO-cellerne producerer oftest lægemidler, som er store, komplekse proteiner. Udfordringen er, at proteinerne ikke altid er identiske med menneskers. Det skyldes, at cellen tilføjer proteinet nogle antennelignende sukkergrupper, såkaldte glycaner. Og hamstercelle-glycaner er ikke identiske med menneskecelle-glycaner. Senest har forskere fra CFB offentliggjort positive resultater fra forsøg, hvor man brugte CHO-celler lavet på DTU til at producere forskellige glycan-varianter af blandt andet stoffet Epo, som er kendt fra bloddoping i cykelsport, men som også bruges til behandlingen af blodmangel. Forskerne opdagede, at CHO-celler kunne bruges til biologisk produktion af proteinvarianter, hvis de modificerede de gener, der var involveret i opbygningen af glycaner på proteinet. Eksempler på dette blev i 2020 offentliggjort i tidsskriftet Metabolic Engineering.

Virksomheder får hjælp til udvikling af proteiner

Ud over en række forskningsmæssige gennembrud i udviklingen af potentielle lægemidler har CFB uddannet en række laboranter, master- og ph.d.-studerende, postdocs og seniorforskere, som nu arbejder inden for området og bringer den nyeste forskning ud i virksomhederne. Det understøttes det første år gennem projektets hovedfokus på at etablere industrisamarbejder.

”Vi vil udnytte forskningsfaciliteterne til at hjælpe små og mellemstore virksomheder i deres arbejde med at producere proteiner til forskningsbrug og udvikling. Idéen er, at de skal kunne trække på vores ekspertise, faciliteter og uddannelsesmiljø til at få produceret de proteiner, som de skal bruge i deres prækliniske forskning og udvikling. På samme måde skal vi producere proteiner, som forskere og studerende kan arbejde med i det akademiske miljø,” siger Bjørn Voldborg, som bliver leder for NBF.

Etableringen af NBF er tilrettelagt som offentlig-privat partnerskab. Faglige profiler som professorerne Lars Nielsen, Thomas Andresen, Steffen Goletz og Andreas Laustsen skal være med til at udvikle forsknings- og undervisningsmiljøet på kandidat-, postgraduate og efteruddannelsesniveau.

Bjørn Voldborg ser NBF som fundamentet til en større satsning inden for opdagelse af nye lægemidler, lægemiddeludvikling og fremstilling af medicin baseret på proteiner, hvor der i dag ikke er en samlet satsning i Danmark.