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We have developed a single process for producing two key COVID-19 vaccine antigens: SARS-CoV-2 receptor binding domain (RBD) monomer and dimer. These antigens are featured in various COVID-19 vaccine formats, including SOBERANA 01 and the licensed SOBERANA 02, and SOBERANA Plus. Our approach involves expressing RBD (319-541)-His6 in Chinese hamster ovary (CHO)-K1 cells, generating and characterizing oligoclones, and selecting the best RBD-producing clones. Critical parameters such as copper supplementation in the culture medium and cell viability influenced the yield of RBD dimer. The purification of RBD involved standard immobilized metal ion affinity chromatography (IMAC), ion exchange chromatography, and size exclusion chromatography. Our findings suggest that copper can improve IMAC performance. Efficient RBD production was achieved using small-scale bioreactor cell culture (2 L). The two RBD forms - monomeric and dimeric RBD - were also produced on a large scale (500 L). This study represents the first large-scale application of perfusion culture for the production of RBD antigens. We conducted a thorough analysis of the purified RBD antigens, which encompassed primary structure, protein integrity, N-glycosylation, size, purity, secondary and tertiary structures, isoform composition, hydrophobicity, and long-term stability. Additionally, we investigated RBD-ACE2 interactions, in vitro ACE2 recognition of RBD, and the immunogenicity of RBD antigens in mice. We have determined that both the monomeric and dimeric RBD antigens possess the necessary quality attributes for vaccine production. By enabling the customizable production of both RBD forms, this unified manufacturing process provides the required flexibility to adapt rapidly to the ever-changing demands of emerging SARS-CoV-2 variants and different COVID-19 vaccine platforms.

La urgente necesidad de desarrollar y producir vacunas seguras y efectivas para garantizar la reducción de la propagación del coronavirus de tipo 2 causante del síndrome respiratorio agudo severo, hizo que el Centro de Inmunología Molecular y el Instituto Finlay de Vacunas, desarrollaran dos vacunas y un candidato vacunal contra la COVID-19, que tienen como componente la molécula del dominio de unión al receptor (aa 319-541) del virus. Para establecer el proceso productivo, se realizaron experimentos en los posibles pasos del proceso de purificación de la molécula del dominio de unión al receptor (aa 319-541), con vistas a su posterior transferencia tecnológica a escala industrial. Dicha molécula está fusionada con una etiqueta de hexahistidina en su extremo C-terminal y presenta nueve residuos de cisteína en su secuencia que forman cuatro enlaces disulfuros intramoleculares, quedando una cisteína libre que permite obtener dos moléculas: dimérica y monomérica, antígenos que forman parte de las vacunas SOBERANA®02 y SOBERANA®Plus y el candidato vacunal SOBERANA 01. Se determinaron las mejores condiciones de adsorción de las matrices cromatográficas de afinidad por quelatos metálicos, intercambio catiónico y exclusión molecular. Se evaluó el desempeño del proceso a escala piloto y se caracterizó la molécula de acuerdo a sus propiedades físico-químicas y biológicas. Los resultados obtenidos mostraron un 60,02 ± 5,15% de recuperación total de la proteína de interés, con más del 98% de pureza en ambas moléculas, una eficiente remoción de contaminantes y una antigenicidad mayor del 90% referido al monómero control del dominio de unión al receptor con 99% de pureza, lo que demuestra que el proceso establecido es eficiente en la obtención de un producto con la calidad requerida.