GENZYME : Ce dossier est composé d’extraits de l’article « Biothérapies et maladies rares » publié par Sandrine Philippe, Farida Dolard, Bernard Dieu et Rémi Varin (pharmacie du CHU Rouen) et paru dans le Moniteur hospitalier d’oct. 2010(1).
Une production longue et complexe
Les biothérapies représentent une source majeure d’innovations. Leur procédé de fabrication peut varier de plusieurs semaines à plusieurs mois. Il est basé sur les connaissances de la génétique, de la biologie cellulaire, mais aussi sur le développement des biotechnologies et des procédés industriels. Explications.
La biotechnologie se définit par l’utilisation de cellules vivantes, d’organismes, ou de cultures tissulaires afin de produire un produit d’origine biologique.
A partir des années 70, une nouvelle étape est franchie avec l’avènement du génie génétique et des protéines recombinantes, suscitant un espoir chez les patients atteints de maladies rares.
Une protéine recombinante est une biothérapie produite par un procédé technologique, au sein d’organismes vivants procaryotes (levures, bactéries) ou eucaryotes (cellules de mammifères) dont le génome a été modifié afin d’exprimer le gène humain de la protéine à produire, appelée « protéine d’intérêt ». Le transgène correspond à la séquence isolée du gène d’intérêt qui est ensuite transférée d’un organisme à un autre par la transgenèse. L’intérêt majeur de cette technique est de palier la chimie traditionnelle qui ne peut pas synthétiser de molécules complexes comme les protéines humaines ; elle constitue également une alternative à l’extraction de protéines thérapeutiques à partir de matériels biologiques (tissus, plasma, etc.) qui peut être source de contamination.
Etapes de production d’une protéine recombinante
Le cycle de production peut durer plusieurs mois. Ce processus comporte cinq étapes qui précèdent la phase de production industrielle (cf figure ci-dessous).
Identification et isolement du gène d’intérêt
La première étape consiste à identifier et isoler le gène d’intérêt : après identification du gène codant la protéine d’intérêt, le transgène est isolé dans une banque d’ADN complémentaire (ADNc). L’ADNc est utilisé parce qu’il ne contient que les séquences codantes du gène contrairement à l’ADN endogène.
Transfert du gène d’intérêt dans un vecteur d’expression
Le transfert du gène d’intérêt dans un vecteur d’expression servant de transporteur du matériel génétique correspond à la deuxième étape du processus. Différents vecteurs sont utilisés comme des plasmides ou des virus. Le vecteur doit contenir un promoteur fort afin d’initier la transcription ainsi que des marqueurs de sélection et d’amplification.
Introduction du vecteur au sein d’un organisme hôte
L’étape suivante consiste à introduire le vecteur porteur du gène au sein d’un organisme hôte. Le vecteur d’expression est introduit dans les cellules hôtes par différentes techniques chimiques, électriques, thermiques ou mécaniques.
Sélection et amplification des cellules hôtes porteuses du gène d’intérêt
Les cellules hôtes porteuses du gène d’intérêt sont ensuite sélectionnées et amplifiées. En effet, toutes les cellules hôtes n’intègreront pas le vecteur porteur du gène d’intérêt et ne pourront ainsi pas produire la protéine. Des séries de culture en milieu sélectif sont réalisées afin d’obtenir spécifiquement et en grande quantité les cellules porteuses du gène
Etapes préliminaires de la production d’une protéine recombinante
Le cycle de production peut durer plusieurs mois. Ce processus comporte cinq étapes qui précèdent la phase de production industrielle (cf figure ci-dessous).
Stockage des cellules hôtes porteuses du gène d’intérêt
La dernière étape consiste à stocker les cellules hôtes porteuses du gène d’intérêt. Ces cellules sont congelées et conservées sous forme d’une banque cellulaire, la «Master Cell Bank» (banque constituée des cellules de référence), à partir de laquelle sera produite une «Working Cell Bank» pour la production des lots de protéine. Ce système de banques cellulaires permet d’assurer la reproductibilité des lots produits à partir du même matériel contrôlé et validé.
Ces cinq étapes clefs finalisées, la phase de production industrielle proprement dite peut commencer. La production d’un lot de protéine recombinante est réalisée à partir des cellules de la « Working Cell Bank ». Ces dernières sont décongelées et mises en culture dans des réacteurs de taille croissante afin d’obtenir une quantité suffisante pour ensemencer les bioréacteurs de production à grande échelle (plusieurs milliers de litres).
La protéine est ensuite extraite à partir des produits intermédiaires de la culture en bioréacteur et purifiée par des techniques successives de chromatographie et de filtration. Les étapes finales, la formulation galénique (ajout d’excipients), le conditionnement et la lyophilisation si nécessaire du produit fini, garantissent la stabilité et l’intégrité du médicament. Toutes ces opérations sont réalisées dans un environnement contrôlé. Des contrôles qualités sont de plus effectués tout au long du processus de production ainsi que sur le produit fini afin d’assurer la pureté et l’activité biologique de la protéine. Le risque infectieux des biothérapies est bien moindre que celui des médicaments obtenus par extraction.
Cellules ou organismes vivants utilisés pour la production de protéines Recombinantes
Le choix de l’organisme hôte repose sur les propriétés de la protéine à produire et sur celles de l’hôte lui-même.
Les cellules et organismes vivants hôtes