Neste trabalho foi desenvolvida pela primeira vez uma estratégia de purificação com duas etapas, uma cromatografia de troca iônica e uma cromatografia líquida de alta eficiência em fase-reversa (RP-HPLC), para obter um hTSH derivado de CHO (r-hTSH-IPEN), que mostrou-se rápida e prática, permitindo um rendimento de 70% e uma pureza > 99%. Um aumento de ~60% na produtividade de r-hTSH-IPEN foi observado quando condições de cultura celular foram alteradas de 5% de CO2 para ar (0,03% CO2). A qualidade dos produtos obtidos em ambas as condições foi avaliada com relação à estrutura dos N-glicanos, aos isômeros de carga e à atividade biológica em comparação com a única preparação comercial conhecida (Thyrogen®) e com uma preparação de referência de origem hipofisária (p-hTSH) do National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, EUA). Os N-glicanos identificados nas preparações recombinantes foram do tipo complexo, apresentando estruturas bi-, tri- e tetra- antenárias, algumas fucosiladas, sendo 86-88% sialiladas com níveis variáveis. As três estruturas mais abundantes foram monosialiladas, representando ~69% de todas as formas identificadas nas três preparações. A principal diferença foi encontrada em termos de antenaridade, com 8-10% mais estruturas bi-antenárias na ausência de CO2 e 7-9% mais estruturas tri-antenárias na presença de CO2. No caso do p-hTSH foram identificadas estruturas do tipo complexo, com alta-manose e híbridas, a maioria delas contendo resíduos terminais de ácido siálico e/ou sulfato. As duas estruturas mais abundantes contem um ou dois resíduos de sulfato, sendo que no primeiro caso ele inesperadamente se liga a uma galactose. A porcentagem de ligação do ácido siálico à galactose nas conformações 2-3 e 2-6 foi de 68 ± 10% e 32 ± 10% respectivamente. Não foram observadas diferenças fundamentais nos isômeros de carga, nas três preparações recombinantes, os perfis da focalização isoelétrica mostrando seis bandas distintas no intervalo de pI de 5,39 a 7,35. Uma distribuição consideravelmente diferente, com várias formas na região ácida, foi observada, no entanto, para duas preparações hipofisárias. Uma bioatividade ligeiramente superior (p <0,02) foi encontrada para o r-hTSH-IPEN obtido na presença de CO2 quando as preparações foram analisadas com boa precisão por um simples bioensaio em dose única; esta atividade, no entanto, não é significativamente diferente da atividade do Thyrogen, as duas preparações sendo 1,6 e 1,8 vezes mais potentes do que a preparação de referência (p-hTSH). Podemos concluir que, pelo menos para o caso dos r-hTSH derivados de CHO, diferentes condições de cultivo não afetam significativamente as estruturas dos N-glicanos, distribuição de isómeros de carga ou atividade biológica. Thyrogen e r-hTSH-IPEN, quando comparados com p-hTSH-NIDDK, apresentaram cerca de 7% de aumento da massa molecular determinada por MALDI-TOF-MS. Esta técnica, que permite uma avaliação exata da massa do heterodímero, apresentou valores de MR de 29611, 29839 e 27829, respectivamente. Diferenças significativas foram encontradas entre o r-hTSH e o p-hTSH pelo que se refere às propriedades hidrofóbicas, avaliadas por RP-HPLC. Também foram observadas diferenças relacionadas à composição de carboidratos, principalmente de ácido siálico e galactose, tendo sido encontrado um menor teor destes resíduos no p-hTSH. / A novel, fast and practical two-step purification strategy, consisting of a classical ion exchange and a reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC), for rapidly obtaining CHO-derived hTSH, was set up providing r-hTSH with 70% yield and > 99% purity. A consistent increase of ~60% in the secretion yields of r-hTSH-IPEN was observed by changing cell culture CO2 conditions from 5% CO2 to air environment (0.03% CO2). The overall quality of the products obtained under both conditions was evaluated for what concerns N-glycan structure, charge isomers and biological activity in comparison with a well known recombinant biopharmaceutical (Thyrogen®) and with a pituitary reference preparation (p-hTSH) from National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, USA). The N-glycans identified in the recombinant preparations were of the complex type, presenting bi-, tri- and tetra-antennary structures, sometimes fucosylated, 86-88% of the identified structures being sialylated at variable levels. The three most abundant structures were monosialylated glycans, representing ~69% of all identified forms in the three preparations. The main difference was found in terms of antennarity, with 8-10% more bi-antennary structures obtained in the absence of CO2 and 7-9% more tri-antennary structures in its presence. In the case of p-hTSH, complex, high-mannose and hybrid N-glycan structures were identified, most of them containing sialic acid and/or sulphate terminal residues. The two most abundant structures were shown to contain one or two sulphate residues, one of which unexpectedly bound to galactose. The sialic acid-galactose linkage was also determined, having found that 68 ± 10% was in the 2,6 and 32 ± 10% in the 2,3 conformation. No remarkable difference in charge isomers was observed between the three recombinant preparations, the isoelectric focusing profiles showing six distinct bands in the 5.39 - 7.35 pI range. A considerably different distribution, with more forms in the acidic region, was observed, however, for two native pituitary preparations. When analyzed via a simple and precise single-dose bioassay, a slightly higher bioactivity (p<0.02) was found for r-hTSH-IPEN obtained in the presence of CO2. This potency however, was not significantly different from that of Thyrogen, the two preparations being 1.6-1.8-fold more potent than the reference preparation of p-hTSH. We can conclude that, at least for the case of CHO-derived r-hTSH, different production processes do not greatly affect its N-glycan structures, charge isomer distribution or biological activity. Thyrogen and r-hTSH-IPEN, when compared to p-hTSH-NIDDK, presented about a 7% increased relative molecular mass (MR) determined by MALDI-TOF-MS analysis. This technique, allowing accurate heterodimer mass determinations, provided MR values of 29611, 29839 and 27829, respectively. Significant differences in hydrophobic properties, evaluated by RP-HPLC, were found for r-hTSH and p-hTSH. Also differences related to carbohydrate moiety, mainly in the amount of sialic acid and galactose, were found for these preparations, a much lower content of these sugar residues being observed in p-hTSH

Neste trabalho foi desenvolvida pela primeira vez uma estratégia de purificação com duas etapas, uma cromatografia de troca iônica e uma cromatografia líquida de alta eficiência em fase-reversa (RP-HPLC), para obter um hTSH derivado de CHO (r-hTSH-IPEN), que mostrou-se rápida e prática, permitindo um rendimento de 70% e uma pureza > 99%. Um aumento de ~60% na produtividade de r-hTSH-IPEN foi observado quando condições de cultura celular foram alteradas de 5% de CO2 para ar (0,03% CO2). A qualidade dos produtos obtidos em ambas as condições foi avaliada com relação à estrutura dos N-glicanos, aos isômeros de carga e à atividade biológica em comparação com a única preparação comercial conhecida (Thyrogen®) e com uma preparação de referência de origem hipofisária (p-hTSH) do National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, EUA). Os N-glicanos identificados nas preparações recombinantes foram do tipo complexo, apresentando estruturas bi-, tri- e tetra- antenárias, algumas fucosiladas, sendo 86-88% sialiladas com níveis variáveis. As três estruturas mais abundantes foram monosialiladas, representando ~69% de todas as formas identificadas nas três preparações. A principal diferença foi encontrada em termos de antenaridade, com 8-10% mais estruturas bi-antenárias na ausência de CO2 e 7-9% mais estruturas tri-antenárias na presença de CO2. No caso do p-hTSH foram identificadas estruturas do tipo complexo, com alta-manose e híbridas, a maioria delas contendo resíduos terminais de ácido siálico e/ou sulfato. As duas estruturas mais abundantes contem um ou dois resíduos de sulfato, sendo que no primeiro caso ele inesperadamente se liga a uma galactose. A porcentagem de ligação do ácido siálico à galactose nas conformações 2-3 e 2-6 foi de 68 ± 10% e 32 ± 10% respectivamente. Não foram observadas diferenças fundamentais nos isômeros de carga, nas três preparações recombinantes, os perfis da focalização isoelétrica mostrando seis bandas distintas no intervalo de pI de 5,39 a 7,35. Uma distribuição consideravelmente diferente, com várias formas na região ácida, foi observada, no entanto, para duas preparações hipofisárias. Uma bioatividade ligeiramente superior (p <0,02) foi encontrada para o r-hTSH-IPEN obtido na presença de CO2 quando as preparações foram analisadas com boa precisão por um simples bioensaio em dose única; esta atividade, no entanto, não é significativamente diferente da atividade do Thyrogen, as duas preparações sendo 1,6 e 1,8 vezes mais potentes do que a preparação de referência (p-hTSH). Podemos concluir que, pelo menos para o caso dos r-hTSH derivados de CHO, diferentes condições de cultivo não afetam significativamente as estruturas dos N-glicanos, distribuição de isómeros de carga ou atividade biológica. Thyrogen e r-hTSH-IPEN, quando comparados com p-hTSH-NIDDK, apresentaram cerca de 7% de aumento da massa molecular determinada por MALDI-TOF-MS. Esta técnica, que permite uma avaliação exata da massa do heterodímero, apresentou valores de MR de 29611, 29839 e 27829, respectivamente. Diferenças significativas foram encontradas entre o r-hTSH e o p-hTSH pelo que se refere às propriedades hidrofóbicas, avaliadas por RP-HPLC. Também foram observadas diferenças relacionadas à composição de carboidratos, principalmente de ácido siálico e galactose, tendo sido encontrado um menor teor destes resíduos no p-hTSH. / A novel, fast and practical two-step purification strategy, consisting of a classical ion exchange and a reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC), for rapidly obtaining CHO-derived hTSH, was set up providing r-hTSH with 70% yield and > 99% purity. A consistent increase of ~60% in the secretion yields of r-hTSH-IPEN was observed by changing cell culture CO2 conditions from 5% CO2 to air environment (0.03% CO2). The overall quality of the products obtained under both conditions was evaluated for what concerns N-glycan structure, charge isomers and biological activity in comparison with a well known recombinant biopharmaceutical (Thyrogen®) and with a pituitary reference preparation (p-hTSH) from National Hormone and Pituitary Program (NIDDK, USA). The N-glycans identified in the recombinant preparations were of the complex type, presenting bi-, tri- and tetra-antennary structures, sometimes fucosylated, 86-88% of the identified structures being sialylated at variable levels. The three most abundant structures were monosialylated glycans, representing ~69% of all identified forms in the three preparations. The main difference was found in terms of antennarity, with 8-10% more bi-antennary structures obtained in the absence of CO2 and 7-9% more tri-antennary structures in its presence. In the case of p-hTSH, complex, high-mannose and hybrid N-glycan structures were identified, most of them containing sialic acid and/or sulphate terminal residues. The two most abundant structures were shown to contain one or two sulphate residues, one of which unexpectedly bound to galactose. The sialic acid-galactose linkage was also determined, having found that 68 ± 10% was in the 2,6 and 32 ± 10% in the 2,3 conformation. No remarkable difference in charge isomers was observed between the three recombinant preparations, the isoelectric focusing profiles showing six distinct bands in the 5.39 - 7.35 pI range. A considerably different distribution, with more forms in the acidic region, was observed, however, for two native pituitary preparations. When analyzed via a simple and precise single-dose bioassay, a slightly higher bioactivity (p<0.02) was found for r-hTSH-IPEN obtained in the presence of CO2. This potency however, was not significantly different from that of Thyrogen, the two preparations being 1.6-1.8-fold more potent than the reference preparation of p-hTSH. We can conclude that, at least for the case of CHO-derived r-hTSH, different production processes do not greatly affect its N-glycan structures, charge isomer distribution or biological activity. Thyrogen and r-hTSH-IPEN, when compared to p-hTSH-NIDDK, presented about a 7% increased relative molecular mass (MR) determined by MALDI-TOF-MS analysis. This technique, allowing accurate heterodimer mass determinations, provided MR values of 29611, 29839 and 27829, respectively. Significant differences in hydrophobic properties, evaluated by RP-HPLC, were found for r-hTSH and p-hTSH. Also differences related to carbohydrate moiety, mainly in the amount of sialic acid and galactose, were found for these preparations, a much lower content of these sugar residues being observed in p-hTSH