Thérapie génique

Les virus et leurs dérivés ont de nombreuses applications en biomédecine, biotechnologie et nanotechnologie. En thérapie génique, les virus sont utilisés comme vecteurs pour transmettre des gènes modifiés dans les cellules cibles, afin de traiter ou prévenir une maladie en : 

  • Remplaçant un gène muté qui cause une maladie par une copie saine du gène
  • Inactivant ou « effaçant » un gène muté qui fonctionne incorrectement
  • Introduisant un nouveau gène dans le corps pour aider à combattre une maladie ou traiter un syndrome


Les adénovirus, rétrovirus, lentivirus, virus adénoassociés (AAV) et d'autres virus animaux ont été utilisés pour le développement de thérapies géniques au cours de plusieurs décennies. Ces dernières années, ce domaine d'application a connu une croissance significative, en grande partie en raison des développements dans l'ingénierie et la production de vecteurs AAV recombinants pour les thérapies géniques in vivo.

Afin de développer des vecteurs efficaces de thérapie génique qui sont produits par des processus de fabrication contrôlés et économiques, de multiples défis doivent être relevés.  Ils vont de la conception des capsides à l'identification des conditions optimales de processus et de formulation, en passant par le contrôle complet de la qualité des substances médicamenteuses et des produits médicamenteux. 

Application des solutions de Malvern Panalytical dans le flux de travail de développement des thérapies géniques in vivo

De la conception des capsides à l'optimisation des conditions de production en aval, en passant par les tests de formulation et de stabilité et la caractérisation étendue des substances médicamenteuses et des produits médicamenteux, des technologies telles que la diffusion dynamique de la lumière (DLS), l'électrophorèse laser Doppler (ELS), la diffusion dynamique de la lumière multi-angle (MADLS), la chromatographie d’exclusion de taille (filtration sur gel) couplée avec la mesure de la diffusion de la lumière multi-angle (SEC-MALS), l'analyse du suivi individuel de particules (NTA), la titration calorimétrique isotherme (ITC) et la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) sont utilisées pour informer les scientifiques des attributs analytiques et de qualité clés des vecteurs viraux, permettant la caractérisation, la comparaison et l'optimisation des éléments suivants :

  • Taille de capside (DLS, SEC, NTA)
  • Titre de capside ou nombre de particules (MADLS, SEC, NTA)
  • Pourcentage de particules de virus contenant le génome / % d'analyse complète (SEC
  • Formation d'agrégats (DLS, MADLS, SEC, NTA)
  • Fragmentation (SEC)
  • Stabilité thermique (DLS, DSC)
  • Analyse de structure d'ordre supérieur (DSC)
  • Identification du sérotype (DSC)
  • Décapsidation et éjection du génome (DLS et DSC)
  • Liaison au récepteur (ITC)
  • Charge (ELS)


DLS, MADLS, SEC-MALS, NTA, ITC et DSC sont des techniques biophysiques sans marquage qui nécessitent un développement de dosage minimal et peuvent être appliquées facilement à toutes les étapes, renforçant ainsi le flux de travail analytique pour le développement de la thérapie génique.

Solutions phares

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Le système GPC/SEC multi-détecteurs le plus avancé au monde
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Technologies à la une

Recherche et élaboration : conception des capsides virales

Bien que le processus de découverte de la thérapie génique soit plus court que celui généralement observé dans la découverte de médicaments traditionnels, le degré élevé de complexité du produit introduit des défis supplémentaires qui doivent être relevés rapidement afin de garantir la livraison de produits sûrs et efficaces. Parmi ces défis figurent :

  • La sélection d'une capside virale en fonction des propriétés optimales et de la fonction
  • L'ingénierie rationnelle des protéines afin d'améliorer et modifier les propriétés et fonctionnalités de la capside virale d'origine


Dans les deux cas, les solutions sont basées sur un ensemble complet de données physicochimiques, biochimiques et biologiques qui informent sur la performance du vecteur viral et rétroagissent sur le processus de sélection. 

À ce stade, la caractérisation biophysique étendue des capsides et des vecteurs viraux d'ingénierie à l'aide de la DLS, la MADLS, la SEC-MALS, l'ITC et la DSC soutient l'évaluation fiable des mesures de qualité importantes et l'interprétation des résultats des essais biochimiques et biologiques, via des mesures de la taille et du titre des capsides, la formation d'agrégats, le % de mesure complète, la liaison des récepteurs, la stabilité thermique et la propension à la décapsidation.

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Microcalorimètres pour la caractérisation de la stabilité et des interactio...
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Développement du processus de la thérapie génique

Le processus de production de la thérapie génique doit répondre à des exigences réglementaires strictes et à d'autres attentes internes en matière de qualité, de délais et de coûts. Des solutions adaptées sont nécessaires pour soutenir et renforcer le flux de travail analytique et relever les défis suivants : 

  • Degré élevé de complexité des produits
  • Diversité des vecteurs viraux pour l'administration de gènes lors des étapes de conception et de développement 
  • Traitement en aval sous-optimal doté de longs dosages analytiques souffrant d'importantes variabilités


Tout au long du processus de purification en aval, plusieurs dosages sont effectués pour déterminer les attributs analytiques clés qui déterminent le rendement et fournissent des rapports sur les attributs de qualité critique (CQA) tels que la pureté du vecteur viral, la puissance, la stabilité et la sécurité.  Ces paramètres sont généralement, mais sans s'y limiter, les suivants :  

  • Titre de capside ou nombre de particules
  • Numération du génome
  • Pourcentage de particules de virus contenant le génome ou % d'analyse complète
  • Caractérisation du sérotype
  • Formation d'agrégats 
  • Contamination par des protéines et des nucléotides de cellules hôtes indésirables 


Les trois premiers paramètres (titre de capside, numération du génome, % d'analyse complète) sont généralement mesurés à l'aide de deux ou plusieurs des dosages suivants : qPCR, ddPCR, ELISA, AUC, HPLC-AEX et/ou TEM.  Chaque méthode présente des forces et des faiblesses intrinsèques liées au paramètre mesuré, au débit, à la vitesse, à la précision et aux exigences de volume d'échantillon. 

Thérapie génique : caractériser, comparer, optimiser

Dans le cadre du développement de processus pour les vecteurs viraux tels que les AAV, le Zetasizer Ultra est bien adapté en tant que dosage complémentaire qui peut être utilisé dans les flux de travaux analytiques existants et fournit une mesure rapide, sans marquage, non destructive, de faible volume et orthogonale de la concentration totale des particules virales, du titre de capside, de la taille de capside, de la charge, de la formation d'agrégats, de la stabilité thermique et de la décapsidation.

Une analyse exacte et précise de la taille est essentielle à la mesure de la concentration des particules. Le Zetasizer Ultra utilise trois angles de diffusion pour fournir une mesure de résolution plus précise et plus élevée. Dans la diffusion dynamique de la lumière multi-angle (MADLS), les informations de diffusion des angles arrière, latéral et avant sont collectées et combinées dans une seule distribution de taille de résolution supérieure qui fournit des données plus représentatives.

La chromatographie d'exclusion de taille (SEC) a longtemps été utilisée comme outil clé pour mesurer la masse moléculaire des macromolécules, des protéines, des virus, des polysaccharides et des polymères. OMNISEC, un système SEC à détection multiple, peut fournir des données sur plusieurs attributs analytiques et de qualité clés des AAV, tels que le titre de capside et du génome, et aussi le % complet ; ces données ne sont pas accessibles par détection UV uniquement. Ces paramètres importants fournissent des informations vitales sur la pureté, la puissance et la stabilité des vecteurs viraux.

La calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est un outil bien établi dans la caractérisation et le développement de produits à base de virus, y compris plusieurs vaccins commerciaux. En plus de plusieurs mesures de stabilité pour les vecteurs viraux, la DSC fournit un TM de désintégration de la capside qui est caractéristique de l'identifiant d'un sérotype, elle cartographie la stabilité thermique, les empreintes de la structure d'ordre supérieur, et peut détecter les changements structurels en réponse aux changements de contraintes, de formulation ou de conditions de traitement.

La stabilité et la fonction de la capside virale se trouvent dans un juste équilibre. Les capsides virales doivent être suffisamment stables pour contenir et protéger le génome, se lier à la surface de la cellule hôte pour l'absorption cellulaire et naviguer dans le milieu cellulaire. Toutefois, une capside virale doit également offrir une labilité conformationnelle suffisante pour libérer le génome au site de réplication.

Le mécanisme de décapsidation du vecteur AAV demeure mal compris, mais un changement structurel semble nécessaire pour la décapsidation et la libération du génome.  La propension du vecteur viral à se décapsider est postulée pour établir une corrélation avec un attribut de qualité important - l'infectiosité. La DSC, couplée à des rampes thermiques de diffusion dynamique de la lumière, peut être utilisée pour évaluer la propension à la décapsidation d'une capside virale en réponse aux conditions de tampon et de contrainte.

Produits phares

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