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Production de virus

Pour la production de vaccins, la thérapie génique et le traitement de cancers par des virus oncolytiques

La production de vaccins, la thérapie génique et les traitements des cancers par virus oncolytiques nécessitent de produire des virus ou pseudo-particules virales (VLP) à grande échelle. La fabrication de virus est un processus complexe nécessitant plusieurs étapes et impliquant : (1) la réplication du génome viral, (2) la production de protéines virales (capsides) et parfois de lipides enveloppants, ainsi que (3) l’assemblage de ces unités dans la particule virale fonctionnelle.

Lors de la production de virus, des manipulations du code génétique permettront au virus de produire des particules virales modifiées, qui se comporteront conformément à l’objectif pour lequel elles ont été conçues, par exemple pour immuniser les personnes recevant le virus modifié ou la VLP (vaccinations), ou pour délivrer le vecteur viral modifié aux cellules cibles, qui modifieront alors leur comportement (thérapie génique).

Un médecin injectant un vaccin à un patient par voie intramusculaire.

Dans le cadre du traitement des cancers, les agents oncolytiques (qui tuent le cancer) sont délivrés par des virus modifiés non réplicant, notamment : des adénovirus1, le virus de l’herpès simplex2, le morbillivirus (responsable de la rougeole)3 et des poxvirus (responsables de la variole)4. En savoir plus sur les méthodes d’étude des cancers.

Développement de vaccins : Virus pour le traitement de la COVID-19

Dans la mesure où pendant de nombreuses années, le développement de vaccins a suscité peu d’intérêt, rarement été sous le feu des projecteurs et où la recherche portant sur ce domaine a attiré peu de financements, il est pratiquement au point mort depuis plusieurs décennies. Depuis l’émergence du SRAS-CoV-2, le virus responsable de la pandémie de COVID-19 qui a débuté en 2019, nous avons assisté à des progrès technologiques et à une montée en puissance du degré de collaboration sans précédent.

Les vaccins et traitements conçus pour lutter contre le coronavirus SARS-CoV-2 reposent principalement sur trois technologies :

  1. La technologie des vecteurs viraux (ARNm) qui délivre du matériel génétique dans les cellules hôtes pour stimuler la production d’antigènes qui déclenchent ensuite une réponse immunitaire5
  2. Les virus modifiés/désactivés ou pseudo-particules virales (VLP) utilisées pour déclencher une réponse immunitaire en présentant directement des antigènes au système immunitaire, sans avoir à compter sur l’infection des cellules hôtes et la production de protéines virales6
  3. L’utilisation de la technologie CRISPR-Cas à la fois pour effectuer le diagnostic et comme remède possible 7

En savoir plus sur le développement de vaccins et de traitements spécifiques dans le cadre de la lutte contre le COVID-19 :

Systèmes de culture pour la fabrication et l’amplification de virus

Lorsqu’ils sont utilisés in vivo pour activer la réponse immunitaire et traiter des patients, les virus présentent souvent une affinité limitée pour leurs cellules cibles. Cela signifie que pour obtenir un effet thérapeutique, des titrages élevés pouvant aller jusqu’à 10 particules virales actives par dose8 sont nécessaires. Par conséquent, il faut soigneusement optimiser les étapes de production en amont et les étapes de clarification, de purification et de formulation en aval afin d’accroître leur efficacité. Étant donné que la production est basée sur des interactions entre des virus et des cellules hôtes qui diffèrent pour chaque type de formulation/traitement, l’optimisation des conditions de culture et des récipients, ainsi que le calendrier de chaque étape du mode de traitement sont la clé du succès.

Les systèmes de fabrication mis en œuvre pour générer des virus ou des VLP sont constitués de lignées cellulaires d’espèces hôtes comme des insectes (cellules S2 et Sf9), des mammifères (lignées cellulaires Vero et CHO) et humaines (lignées cellulaires HEK293, HER96 et MRC-59). Les systèmes viraux utilisés dans le cadre de la fabrication commerciale varient en fonction de leur objectif, mais comprennent principalement le rétrovirus, le lentivirus, l’adénovirus, le virus associé aux adénovirus (AAV), le virus de l’herpès simplex et le virus Sendai.

Illustration de systèmes de culture cellulaire statique, semi-dynamique et dynamique.

Un autre moyen de produire des virus consiste à utiliser des animaux comme hôtes vivants. Le virus est récolté à partir des œufs ou du sang de ces animaux. L’antigène du virus est ensuite purifié afin de le préparer pour la prochaine étape du processus de fabrication.

Il existe de nombreux types de récipients de culture et chacun possède des avantages et des inconvénients. Les cultures à petite échelle sont plus faciles à contrôler mais produisent une trop petite quantité de particules virales pour assurer une fabrication rentable. Les bioréacteurs à grande échelle, eux, comprennent généralement des systèmes statiques, des systèmes à usage unique, des bioréacteurs à cuve agitée en continu ou des bioréacteurs à lit fixe10,11.

D’autres facteurs, tels que la concentration cellulaire au moment de l’infection, le mode de traitement, la multiplicité de l’infection, le contrôle du processus et la sécurité, nous aident à comprendre la production de virus et à la mettre en application.

Découvrez comment les technologies AdaptVac et ExpreS2ion ont accéléré le développement d’un vaccin contre le SRAS-nCoV-19 basé sur leur technologie VLP avec production dans des cellules d’insectes S2.

Solutions pour la production de virus

Le compteur de cellules automatisé NucleoCounter® est utilisé par de nombreux acteurs de l’industrie de la thérapie cellulaire. Pour aider davantage de clients à obtenir des résultats optimaux, nous offrons désormais les avantages de notre compteur de cellules automatisé aux acteurs de l’industrie de la production de virus. Récemment, nos instruments ont contribué au développement de plusieurs vaccins contre la COVID-19 : Le ChAdOx1 nCoV-19 (renommé AZD1222) du Jenner Institute et le SARS-CoV-2 du Consortium PREVENT-nCoV, ainsi qu’un traitement pour le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS Cov2) mis au point par le Centre Méary APHP.

L’appareil NucleoCounter® NC-202™ vous garantit d’obtenir des données fiables lors des opérations de numération cellulaire et de mesure de leur viabilité. Nos instruments ne nécessitent pas d’étalonnage ni de réglages manuels pendant leur utilisation. La technologie Via2-Cassette™ élimine les erreurs humaines susceptibles de se produire lors des opérations de numération cellulaire.

Étant donné que le NC-202™ possède un script conforme à la partie 11, alinéa 21 du Code des règlements fédéraux (CFR) et aux BPF, celui-ci est transférable à l’ensemble de votre chaîne de production, de la recherche jusqu’au développement, en passant par la mise à l’échelle des processus, la fabrication et le contrôle qualité (QC). Doté d’un nouveau paramètre de numération cellulaire, le DebrisIndex™, tout en bénéficiant de l’exactitude et de la précision de l’appareil NucleoCounter®, il offre une fiabilité et une robustesse inégalées lors du transfert de protocole sans qu’aucun temps d’arrêt de l’appareil soit nécessaire.

L’appareil NucleoCounter® dispose d’un protocole de numération et d’analyse des cellules en deux minutes pour les cellules primaires, y compris les fibroblastes embryonnaires de poulet (CEF) et les cellules cultivées sur des micro-supports ou sous forme d’agrégats. Grâce à sa facilité d’utilisation, tous les opérateurs, quel que soit leur niveau d’expérience en laboratoire, peuvent assumer la responsabilité de la surveillance des processus. De plus, en garantissant une faible variation lors des opérations de numération, l’appareil NucleoCounter® atténue le risque de fluctuation dans le processus de production.

Références

  1. EE Cohen and CM Rudin: ONYX-015. Onyx Pharmaceuticals. Curr Opin Investig Drugs. 2001; 2(12):1770-5.
  2. H Kasuya, Y Kodera, A Nakao et al.: Phase I Dose-escalation Clinical Trial of HF10 Oncolytic Herpes Virus in 17 Japanese Patients with Advanced Cancer. Hepatogastroenterology. 2014; 61(131):599-605.
  3. MF Leber, S Neault, E Jirovec et al.: Engineering and combining oncolytic measles virus for cancer therapy. Cytokine & Growth Factor Reviews. 2020; Volume 56, 39-48
  4. KA Parato, CJ Breitbach, F Le Boeuf et al.: The oncolytic poxvirus JX-594 selectively replicates in and destroys cancer cells driven by genetic pathways commonly activated in cancers. Mol Ther. 2012; 20(4):749-58.
  5. JS Putter: Immunotherapy for COVID-19: Evolving treatment of viral infection and associated adverse immunological reactions. Published online. 2021.
  6. C Fougeroux, L Goksøyr, M Idorn et al.: Capsid-like particles decorated with the SARS-CoV-2 receptor-binding domain elicit strong virus neutralization activity. Nat Commun. 2021; 12(1):324.
  7. L Fernandez-Garcia, O Pacios, M González-Bardanca et al.: Viral Related Tools against SARS-CoV-2. Viruses. 2020; 12(10):1172.
  8. TA Grein, T Weidner and P Czermak: Concepts for the Production of Viruses and Viral Vectors in Cell Cultures. Open access peer-reviewed chapter. 2017.
  9. AF Rodrigues, HR Soares, MR Guerreiro et al.: Viral vaccines and their manufacturing cell substrates: New trends and designs in modern vaccinology. Biotechnol J. 2015; 10(9): 1329–1344
  10. DM Berrie, RC Waters, C Montoya et al.: Development of a high-yield live-virus vaccine production platform using a novel fixed-bed bioreactor. Vaccine. 2020; 38(20), 3639-3645.
  11. LE Gallo-Ramírez, A Nikolay, Y Genzel et al.: Bioreactor concepts for cell culture-based viral vaccine production. Expert Rev Vaccines, 2015; 14(9):1181-95.