Présentation générale
Le programme RAMP-UP vise à développer des plateformes polyvalentes basées sur des cellules bactériennes et mammifères afin de :
- Concevoir des produits biologiques efficaces et faciles à fabriquer
- Développer des bioprocédés évolutifs et des technologies analytiques
- Produire rapidement, en masse, des produits biologiques formulés, incluant le remplissage stérile final, en moins de 100 jours
Les recherches sont axées sur la préparation aux pandémies, en particulier pour le SARS-CoV-2 et la grippe aviaire (H5N1). Le programme est structuré autour de cinq volets de travail intégrés (Working Packages – WPs) qui exploitent les deux plateformes cellulaires.
Prenez part à notre initiative
Les étudiants à la maîtrise (M.Sc.) et au doctorat (Ph.D.) qui souhaitent participer à l’initiative RAMP-UP doivent contacter un membre de l’équipe de recherche, qui leur transmettra un formulaire d’inscription. Veuillez noter que votre équipe de recherche devra être compatible avec les volets de travail RAMP-UP décrits ci-dessous.
Volets de travail
| VT 1 | VT 2 | VT 3 | VT 4 | VT 5 | |
| Xavier Banquy | X | ||||
| Grégory De Crescenzo* | X | X | |||
| Alain Garnier | X | X | |||
| Bruno Gaillet | X | X | X | ||
| Sophie Gobeil* | X | ||||
| Olivier Henry | X | X | |||
| Younès Messaddeq | X | ||||
| Marie-Ève Paquet | X | X | X |
*Co-directeurs
VT1. Ingénierie moléculaire des produits biologiques
Ce volet porte sur la conception, l’ingénierie et la caractérisation de vaccins, de traitements et de réactifs diagnostiques à base de protéines, dans le but d’améliorer leur efficacité et leur capacité de fabrication.
Antigènes protéiques : Notre équipe a mis au point une plateforme rapide et évolutive basée sur des cellules CHO pour produire des protéines de spicule (spike) du SARS-CoV-2, incluant la majorité des variants préoccupants, avec des rendements élevés. Cette technologie permet également la production de protéines de spicule d’autres coronavirus potentiellement pandémiques (ex. : SARS1, MERS, souches saisonnières), avec une expression améliorée grâce à l’ingénierie des protéines. Cette plateforme constitue une base solide pour le développement rapide de vaccins en réponse à de futures éclosions de coronavirus, et peut être adaptée à d’autres virus prioritaires selon l’OMS, tels qu’Ebola, la grippe aviaire, Nipah et Lassa.
Particules pseudo-virales (VLPs) : Les particules pseudo-virales (VLPs) représentent des plateformes vaccinales prometteuses en raison de leur capacité à induire des réponses immunitaires humorales et cellulaires robustes. En s’appuyant sur des avancées cliniques récentes (ex. : Covifenz de Medicago et les essais de phase I de VBI Vaccines), notre équipe a développé un système innovant basé sur les cellules CHO pour produire des VLPs décorées de trimères de la protéine S du SARS-CoV-2, avec des rendements élevés. Ces VLPs démontrent une forte immunogénicité à des doses nanogrammiques et peuvent être purifiées par affinité en une seule étape. Les recherches en cours visent à optimiser les paramètres structuraux et biochimiques pour améliorer leur stabilité et leur immunogénicité, en collaboration avec Ivano Biosciences et VVector Bio.
Anticorps monoclonaux (mAbs) et nanocorps (VHHs) : Les anticorps monoclonaux (mAbs) sont des outils complémentaires essentiels dans la réponse aux pandémies, offrant une protection rapide et jouant un rôle à la fois diagnostique et thérapeutique. Pour surmonter les défis liés aux mutations virales (ex. : SARS-CoV-2 et H5N1), notre équipe développe des mAbs ciblant des domaines viraux conservés et conçoit des cocktails d’anticorps pour renforcer leur efficacité. En collaboration avec le CNRC et Immune Biosolutions, nous exploitons des plateformes de découverte basées sur l’intelligence artificielle et explorons des modifications de la région Fc pour atténuer le phénomène d’amplification dépendante des anticorps (ADE). Notamment, nos nanocorps dérivés du lama (VHHs), stables et aérosolisables, ont démontré une forte protection dans des modèles précliniques et sont en cours d’ingénierie pour prolonger leur demi-vie. Un candidat, Rimteravimab (dérivé de VHH72), est actuellement en essai clinique.
Caractérisation structurale et biophysique avancée des produits biologiques : Notre équipe a développé une plateforme robuste pour la purification rapide et l’analyse structurale des protéines de spicule du SARS-CoV-2 et d’autres coronavirus. Cela permet des études biophysiques et mécanistiques détaillées sur l’entrée virale, les interactions avec les anticorps et la susceptibilité à la protéolyse. Grâce à des techniques avancées telles que l’ELISA, la SPR, la cristallographie aux rayons X et la cryo-EM, nous cherchons à comprendre comment les évolutions des glycoprotéines virales influencent leur fonction et leur reconnaissance par les anticorps — des connaissances qui guideront l’ingénierie de produits biologiques puissants et faciles à produire.
VT2. Ingénierie des lignées cellulaires, des souches et des vecteurs
Plateforme mammifère : Ce volet vise à accélérer la production de produits biologiques — tels que les protéines recombinantes, les anticorps monoclonaux (mAbs) et les particules pseudo-virales (VLPs) — en utilisant des cellules CHO et HEK293. En améliorant l’expression génique transitoire et les systèmes basés sur des pools cellulaires, l’équipe cherche à proposer des alternatives plus rapides et économiques aux méthodes clonales traditionnelles. Des analyses génomiques et métaboliques, incluant des modifications par CRISPR/Cas, permettront d’optimiser les performances cellulaires. Diverses techniques de transfection et des promoteurs conçus sur mesure seront également explorés pour augmenter le rendement et la stabilité des protéines.
Plateformes bactériennes : Ce volet se concentre sur l’optimisation de la production à grande échelle d’ADN plasmidique et de protéines en utilisant E. coli et B. subtilis, deux plateformes microbiennes bien établies. En affinant la sélection des souches, la conception de l’ADN et les méthodes de fermentation, l’équipe vise à améliorer les rendements et l’efficacité. Des techniques avancées de génie génétique, incluant CRISPR-Cas9 et des systèmes autolytiques, seront utilisées pour simplifier la purification et réduire la dépendance aux antibiotiques. Le contrôle qualité et les collaborations avec des partenaires industriels soutiendront le développement de solutions de fabrication robustes et évolutives.
VT3. Intensification du procédé en amont
Production à partir de pools cellulaires stables : En tirant des leçons de la pandémie de COVID-19, ce volet vise à améliorer les plateformes non clonales de cellules CHO pour une production plus rapide d’antigènes protéiques et d’anticorps. En développant des procédés à haute densité cellulaire et des stratégies de culture hybrides, l’équipe cherche à augmenter les rendements tout en maintenant la qualité des produits. Des analyses métaboliques avancées, des modèles d’apprentissage automatique et des collaborations avec des partenaires industriels soutiendront le contrôle en temps réel des procédés et leur intensification, propulsant la bioproduction à base de cellules CHO vers de nouveaux niveaux d’efficacité.
Production par expression génique transitoire : L’expression génique transitoire (EGT) est une technologie clé pour produire rapidement des produits biologiques, particulièrement dans des contextes urgents comme les pandémies. Bien que la polyéthylènimine (PEI) soit couramment utilisée pour la transfection, sa toxicité et ses limites en matière d’évolutivité réduisent son efficacité. En collaboration avec Feldan Therapeutics et Alterna, ce volet développera de nouvelles méthodes de transfection à base de peptides et des milieux sans sérum optimisés pour la production à grande échelle par EGT dans les cellules CHO et HEK293. À l’aide de produits biologiques modèles, l’équipe affinera les stratégies de transfection et les régimes d’alimentation pour améliorer les rendements et assurer la compatibilité avec les normes de fabrication GMP.
Production par fermentation : Pour répondre à la demande croissante en produits biologiques, notamment en période de pandémie, ce volet explore des stratégies de fermentation continue et en lots nourris répétés (RFB) afin d’intensifier la production d’ADN plasmidique (pDNA) dans E. coli et B. subtilis. Ces approches visent à réduire les temps d’arrêt et à augmenter les rendements dans des installations de plus petite taille. Grâce à des analyses métaboliques, transcriptomiques et protéomiques, l’équipe identifiera les facteurs clés influençant la productivité et développera des stratégies d’alimentation optimisées. Des collaborations avec le CNRC, Glycovax et Biovectra soutiendront le développement de procédés de bioproduction évolutifs et rentables.
VT4. Traitement en aval et formulation
Une purification efficace (Downstream Processing – DSP) est essentielle pour une production rentable de produits biologiques. Les méthodes actuelles de purification des protéines de spicule, des particules pseudo-virales (VLPs) et de l’ADN plasmidique (pDNA) présentent des défis en matière d’évolutivité et de séparation. Ce volet adoptera une approche systématique et fondée sur les données — combinant le criblage à haut débit, la conception d’expériences (DOE) et l’analyse basée sur l’intelligence artificielle — pour identifier les stratégies de purification optimales. L’équipe explorera également des technologies de capture intégrées et développera des formulations stables à l’aide de bibliothèques de milieux préformulés, afin d’accélérer l’accès à des produits biologiques de qualité clinique, en collaboration avec le CNRC et des partenaires industriels.
VT5. Technologies analytiques de procédé pour optimiser le développement et la numérisation des procédés
Nous développons des outils de pointe pour améliorer le contrôle des procédés et la numérisation en bioproduction :
Capteurs en ligne basés sur la SPR : Pour améliorer le contrôle qualité des produits biologiques, ce volet développera un test biosensoriel en temps réel utilisant la technologie de résonance plasmonique de surface (SPR). Cette méthode permettra la quantification rapide et le profilage de la glycosylation des anticorps monoclonaux, éléments clés de leur performance thérapeutique. En collaboration avec HyperMabs, l’équipe optimisera la sélection des ligands, les conditions d’analyse et les outils de traitement des données. L’approche sera également adaptée aux antigènes de la grippe aviaire et à d’autres produits biologiques, avec un accent sur l’analyse d’échantillons bruts provenant de bioréacteurs. Des stratégies visant à réduire les liaisons non spécifiques et à améliorer la performance des capteurs seront explorées pour garantir des analyses fiables et évolutives.
Plateforme photonique et spectroscopie Raman : Pour soutenir une prise de décision éclairée en bioprocédés, ce volet développera une plateforme photonique pour le suivi en temps réel des cultures cellulaires, en utilisant la spectroscopie optique avancée et des sondes à fibre optique. En combinant des données de fluorescence multilongueurs d’onde, l’analyse des gaz résiduels et la spectroscopie Raman — incluant des techniques de pointe comme FERS et CERS — l’équipe vise à suivre des variables clés telles que les niveaux de nutriments, la viabilité cellulaire et le rendement des produits. En collaboration avec INO, de nouvelles conceptions de fibres seront développées pour améliorer la détection des signaux et réduire le bruit, permettant un suivi précis et non invasif directement à partir des bioréacteurs.