UNITÉ TECHNOLOGIQUE : INGÉNIERIE DES PROTÉINES ET DES SYSTÈMES D’EXPRESSION

Technologies innovantes pour les biothérapeutiques et le diagnostic.

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LES ENJEUX

Les enjeux liés à la génération de produits biologiques innovants sont en grande partie associés aux avancées du génie génétique, ainsi qu’au besoin d’améliorer, d’optimiser les systèmes d’expression existants. Ils nécessitent le développement d’approches innovantes pour faire face aux demandes de production des molécules complexes de demain.

Ces molécules complexes sont d’origine et de nature extrêmement diverses avec des différences intrinsèques en terme de taille, de modifications post-traductionnelles …etc. Aujourd’hui, le défi de l’ingénierie des protéines est l’obtention de rendements optimaux dans un temps réduit avec un système d’expression et une conception de vecteur approprié, peu onéreux, en accord avec les exigences réglementaires.

Objectifs

Notre expertise est fondée sur un savoir-faire autour des systèmes d’expression, de sa définition jusqu’à la production de protéines d’intérêt biothérapeutique et diagnostic.

Notre expertise se décline sur 3 axes :

  • Optimisation de systèmes d’expression via l’ingénierie du vecteur et/ou de l’hôte
  • Ingénierie de protéines complexes
  • Développement d’outils analytiques

Optimisation de systèmes d’expression

Les travaux d’ingénierie génomique de souches bactériennes ont pour objectif de mettre en évidence les voies métaboliques qui agissent sur l’expression de protéines hétérologues afin de les modifier sélectivement. Ceci implique le développement et la mise en œuvre de nouveaux couples vecteurs hôte pour améliorer les rendements de production et la qualité des protéines cible. L’ingénierie de lignées cellulaires est également en cours d’évaluation. L’étude des modes d’actions des antibiotiques et des mécanismes de résistance, la génération de banques de souches par la technique de « transposons sequencing » sont actuellement abordés.

Ingénierie de protéines

Dans cet axe, nous travaillons sur le design de biomolécules complexes. Ceci inclut la conception de nanoparticules telles que les pseudoparticules virales (VLPs) et autres « cages protéiques » capables de présenter des épitopes d’intérêt vaccinal, ou diagnostique , ou d’empaqueter des protéines ou des ARN messager hétérologues. Ce savoir-faire peut être relié à l’harmonisation des codons et le clonage & screening combinatoire à moyen débit. L’optimisation des bioprocédés à petite échelle (1L) ainsi que le développement de procédés de purification à petite échelle sont en place.

Développements d’outils analytiques

Une méthode automatisée pour la génération de ligands spécifiques par une approche combinatoire in vitro est en cours de développement. Ces ligands seront utilisés comme outils pour les domaines diagnostic et antimicrobien.
La caractérisation des antigènes complexes et des anticorps est déterminée par des tests biophysiques tels que la DLS, le thermal shift assay, la chromatographie d’exclusion de taille, la MET, et la DSC etc. Les interactions protéines ligand en HTS en temps réel permettent d’analyser les constances de cinétiques (Kon/Koff) et de doser les ligands en solution.

PROPOSITION DE VALEURS

Savoir-faire, équipements, technologies

Notre savoir-faire est basé sur les systèmes d’expression. L’équipe a une expertise pluridisciplinaire qui repose sur des compétences spécifiques individuelles dans les domaines divers tels que la génétique microbienne, la biochimie, les bioprocédés, la virologie moléculaire. Riches d’expériences passées dans les secteurs publics et privés, l’équipe s’adapte rapidement aux nouveaux défis de la biotechnologie grâce à une veille scientifique et technique constante et via l’intégration permanente de nouvelles technologies.

L’unité est équipée, entre autres, d’un minibioreacteur (DASGIP) pour la culture cellulaire et la fermentation à une échelle de 4x250mL, d’un système de chromatographie (AKTA pure 25M), d’un instrument de mesure d’interactions entre biomolecules par interférometrie (Octet K2), et d’un instrument de dosage de référence des endotoxines.

Les technologies développées (ou en cours de développement) dans l’unité ainsi que les principaux équipements :

Nanocage (2018)

La technologie Nanocage permet simultanément l’exposition des peptides à la surface et la vectorisation de protéine hétérologue.

TECHNOLOGY designed by BIOASTER: BIND IT

An integrated platform for generating novel binders that specifically recognize a molecule of interest with good affinity

RÉSEAUX & PARTENAIRES

Logo SFR Biosciences
Logo Cad 4 Bio
Logo Accinov
Logo Coda Cerva
Logo Eppendorf
Logo Institut Pasteur
Logo Lab
Logo Merial
Logo Sanofi Pasteur

HIGHLIGHTS & ACTUALITÉS

Projets innovants en cours

  • Génération de ligands spécifiques de cible d’intérêt.
  • Nanoparticules chimériques comme plateforme de présentation d’épitopes et de vectorisation.
  • Ingénierie génomique à l’aide d’une approche multi-omique ciblée pour améliorer la production d’antigène.
  • Conception rapide pour le screening et le clonage combinatoire de la biology synthétique et traditionnelle.

Publications

  • Antibiotic free selection in Biotherapeutics: Now and Forever. Pathogens 2015, 4, 157-181; doi:10.3390/pathogens4020157
  • Scalable chromatography-based purification of virus-like particle carrier for epitope based Influenza A vaccine produced in Escherichia coli. P. Lagoutte, C. Mignon, S. Donnat, G. Stadthagen, J. Mast, R. Sodoyer, A. Lugari, B. Werle J. Viral. Methods doi :10.1016/j.jviromet.2016.02.011

Présentations & chapitres de livre

  • « Les vaccins ou deux siècles de biotechnologies » E. Drouet, R. Sodoyer, B. Werle book chapter in « les biotechnologies en santé » January 2016.
  • Oral communication at « international society for therapeutic ultrasound », Israël, Tel Aviv 2016. Cell transfection, yeast and bacteria transformation with a confocal ultrasound device. Mestas, C. Lafon, G. Stadthagen-Gomez, B. Werle, C. Dumontet, K. Chettab.
  • Poster presentation at PEGS Boston “Protein sequence recoding, codon usage bias on the bench” N. Mariano, C. Mignon, S. Chenavas, G. Stadthagen, A. Lugari, C. Perot, S. Donnat, P. Lagoutte, F. Diot, R. Sodoyer, B. Werle
  • Oral presentation at EURO Vaccine 2016 “Codon harmonization, a step beyond optimization to capture the natural rhythm of protein translation” N. Mariano, C. Mignon, S. Chenavas, G. Stadthagen, A. Lugari, C. Perot, S. Donnat, P. Lagoutte, F. Diot, R. Sodoyer, B. Werle