Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/16747
Title: Produção e purificação de anticorpos utilizando sistemas aquosos bifásicos constituídos por líquidos iónicos como adjuvantes
Other Titles: Production and purification of antibodies using aqueous biphasic systems composed of ionic liquids as adjuvants
Author: Capela, Emanuel Augusto Vieira
Advisor: Martins, Guadalupe Freire
Azevedo, Ana Margarida Nunes da Mata Pires de
Barros, Maria Raquel Murias dos Santos Aires
Keywords: Métodos biomoleculares
Medicamentos
Anticorpos monoclonais
Imunoglobulinas
Purificação
Cultura de células
Sistemas aquosos bifásicos
Soluções iónicas
Defense Date: 5-Jul-2016
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Atualmente, os anticorpos monoclonais (mAbs) apresentam-se como a classe prevalente de proteínas recombinantes terapêuticas para o tratamento de diversas doenças, incluindo o cancro (ex: cancro da mama, leucemia e cancro da próstata), doenças autoimunes (artrite reumatoide e doença de Crohn), asma e doenças cardiovasculares e infeciosas. Embora o processamento a montante de mAbs, e em particular da imunoglobulina G (IgG), tenha vindo a melhorar consideravelmente ao longo dos últimos anos, o processamento a jusante não tem progredido a esse mesmo ritmo, sendo atualmente considerado a etapa limitante da produção de IgG. A plataforma estabelecida para a sua purificação compreende uma etapa primária de captura do anticorpo através de cromatografia de afinidade com proteína A, seguido de duas etapas cromatográficas subsequentes de purificação. Apesar de este ser o método predileto da indústria, existem limitações atuais decorrentes da utilização de cromatografia, nomeadamente os elevados custos associados ao processo e ainda limitações intrínsecas ao próprio ligando. Neste sentido, os sistemas aquosos bifásicos (SAB) apresentam-se como uma valiosa alternativa não-cromatográfica, permitindo a redução de custos e do número de etapas envolvidas no processo, comparativamente aos métodos convencionais. No entanto, os SAB tradicionais constituídos maioritariamente por sais e/ou polímeros têm-se mostrado pouco seletivos, resultando em baixos rendimentos e fatores de purificação. Por outro lado, os líquidos iónicos (LIs) são uma nova classe de solventes que permitem manipular a polaridade e afinidade das fases coexistentes através de uma escolha adequada da sua estrutura química. Apesar desta possibilidade, a sua aplicação na formação de SAB para a extração e purificação de IgG ainda não foi reportada na literatura. Assim sendo, neste trabalho estudaram-se vários LIs como adjuvantes, em várias concentrações, em SAB convencionais PEG/Fosfato e PEG/Dextrano, para a extração seletiva e posterior purificação de IgG diretamente de sobrenadantes de linhas celulares desenvolvidas a partir de ovário de hamster chinês (CHO). De acordo com os resultados obtidos, é possível constatar que a presença de LIs como adjuvantes permite manipular a polaridade e afinidade das fases coexistentes dos SAB, aumentando o seu potencial de extração para a IgG. Mais ainda, o sistema constituído por PEG 3350 + dextrano 500 kDa + H2O + 20% [C4mim]Br demonstrou-se extremamente promissor para a extração seletiva e posterior purificação de IgG, possibilitando a extração de IgG para a fase rica em PEG com um rendimento de 82% e com um grau de pureza de 64% em apenas uma etapa. Neste contexto, foi assim desenvolvida uma nova plataforma de extração e purificação de IgG diretamente a partir de sobrenadantes de culturas celulares CHO, sendo previsível a sua aplicação a larga escala.
Currently, monoclonal antibodies (mAbs) are the most prevalent class of recombinant protein therapeutics for the treatment of several diseases, namely cancer (e.g.: breast cancer, leukemia and prostate cancer), auto-immune disorders (rheumatoid arthritis and Crohn’s disease), asthma, and cardiovascular and infectious diseases. Although the upstream processing of mAbs, especially immunoglobulin G (IgG), has improved considerably in the last years, the downstream processing has not evolved at the same pace and is currently considered the bottleneck in the manufacturing of therapeutic IgG. The established platform for IgG purification comprises a capture primary stage of the antibody using protein A affinity chromatography, followed by two subsequent chromatographic purification steps. Although this is the industry golden standard purification platform, there are some problems arising from the use of chromatography, such as the high cost associated to the process and also some intrinsic limitations of the ligand itself. In this context, aqueous biphasic systems (ABS) can be highlighted as a promising non-chromatographic alternative, taking into account their advantages resulting from a reduction of the costs and number of steps involved in the process when compared with conventional methods. However, traditional ABS mainly composed of salts and/or polymers are not selective, resulting in low yields and purification factors. On the other hand, ionic liquids (ILs) are a new class of solvents which allow the manipulation of the polarity and affinity of the coexistent phases by an appropriate choice of the chemical structure of the IL. However, and despite this possibility, their application in the formation of ABS for the extraction and purification of IgG has not yet been reported in the literature. In this context, herein in this work, several ILs were studied as adjuvants in different concentrations, in conventional PEG/Phosphate and PEG/Dextran ABS, for the selective extraction and further purification of IgG directly from Chinese Hamster Ovary (CHO) cell culture supernatants. According to the obtained results, it was demonstrated that the presence of ILs as adjuvants allowed the manipulation and the tailoring of phases’ polarities/affinities, increasing ABS extraction potential towards IgG. Moreover, the system composed of PEG 3350 + dextran 500 kDa + H2O + 20% [C4mim]Br has lead to extremely promising results concerning the selective extraction and further purification of IgG, achieving extraction yields of 82% for the PEG-rich phase with a purity level of 64% in a single-step. In this context, novel ABS composed of IL as adjuvant is proposed as an effective platform for the extraction/purification of value-added IgG directly from CHO cell cultures supernatants, and their application at a large scale is thus envisaged.
Description: Mestrado em Bioquímica - Métodos Biomoleculares
URI: http://hdl.handle.net/10773/16747
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DQ - Dissertações de mestrado

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