Within the Animal Cell Technology Unit (ACTU), the Engineering Cellular Applications Laboratory integrates upstream and downstream processes with physico – mathematical tools towards the development of bioprocesses for complex and novel biopharmaceuticals. Simplicity, feasibility, transferability and economics are criteria used to design processes that may find industrialization opportunities. Having started with post-translational modified protein biopharmaceuticals in the early 90s, such criteria, design and process applications have been extended to vaccines (e.g. multivalent Influenza VLPs, retro-VLPs, HIG Gag-VLPs, ZIKV-VLPs, viral vaccines…) and viral vectors for gene therapy (e.g. adenoviruses, retroviruses, lentiviruses, AAVs,…), drawing from the expertise and research achievements of the other labs in the ACTU. In the Engineering Cellular Applications Laboratory, bioprocess development comprises the optimization of mammalian and insect cells expression systems (stable or transient expression), evaluation of different bioreactor operation modes (e.g. fed-batch and perfusion), application of scale-down models for high-throughput screening, design of novel continuous purification processes, modelling towards biological and chemical process control, and scale-up for pre-clinical applications. More recently, metabolic systems biology (e.g. 13C tracer experiments for fluxome estimation and exometabolome profiling by 1H-NMR) has been assisting bioprocess development in areas such as cancer cell metabolism (e.g. lung and breast), brain cell metabolism in normal and pathological conditions, stem cell metabolism along cardiac and neural differentiation, and cell metabolic response to virus infection.
Dentro da Unidade de Tecnologia de Células Animais (UTCA), o Laboratório de Engenharia Celular integra processos de produção e purificação com ferramentas físico-matemáticas de modo a desenvolver bioprocessos para obtenção de novos e complexos biofármacos. Os critérios de simplicidade, exequibilidade, transferência e economicidade surgem como essenciais para a criação de oportunidades de industrialização. A atividade iniciada no dealbar da década de noventa em proteínas com modificações pos-translacionais foi sendo alargada a vacinas (e.g. VLPs de Influenza, retro-VLPs, HIG Gag-VLPs, ZIKV-VLPs, vacinas virais…) e vetores virais para terapia génica (e.g. adenovirus, retrovirus, lentivirus, AAVs,…), baseada na competência e investigação desenvolvida pelos dois outros laboratórios da UTCA. No Laboratório de Engenharia Celular, o desenvolvimento de bioprocessos compreende a otimização de sistemas de expressão de células de mamíferos e de inseto (expressão estável ou transiente), avaliação de diferentes modos de operação de bioreator (e.g. “fed-batch” e perfusão), aplicação de modelos de redução de escala para otimização de parâmetros de produção, desenho de novos processos de purificação operados em contínuo, modelação matemática para controlo de processos biológicos e químicos, e aumento de escala para aplicações pré-clínicas. Mais recentemente, biologia de sistemas (e.g. uso de carbono marcado para estimativa de fluxos metabólicos e analise do metabolismo extracelular por 1H-NMR) tem vindo a auxiliar o desenvolvimento de bioprocessos em áreas como o metabolismo de células cancerígenas (e.g. pulmão e mama), metabolismo de células cerebrais em condições normais e patológicas, metabolismo de células estaminais ao longo da diferenciação cardíaca e neural, e resposta metabólica celular à infeção por um vírus.
