Atualmente, a maioria das proteínas terapêuticas comerciais é produzida em linhagens de células de mamíferos não humanas. No entanto, linhagens celulares humanas têm alcançado proeminência tanto na academia quanto na indústria. As células humanas são capazes de produzir proteínas recombinantes com modificações pós-traducionais que são mais semelhantes às proteínas nativas. Com o intento de estudar novos sistemas de expressão baseados em células humanas e eliminar o constituinte não humano de produtos biofarmacêuticos, este trabalho teve como objetivo estudar o perfil cinético, metabólico e potencial de produção das linhagens celulares humanas Sk-Hep-1, HKB-11 e Huh-7 cultivadas em suspensão e meio livre de soro fetal bovino (SFB). Foi selecionada a eritropoietina humana (EPO) como proteína modelo para avaliar a produtividade das linhagens celulares. Linhagens celulares recombinantes foram geradas por transdução lentiviral usando um MOI de 1 (multiplicidade de infecção de 1 vírus por célula), posteriormente as células positivas para a expressão da proteína repórter GFP foram separadas e coletadas por citometria de fluxo. A percentagem de células positivas para GFP após o processo de separação foi de 99%, 95% e 90% para as células SK-Hep-1, HKB-11 e Huh-7, respectivamente. Após a geração das linhagens celulares estáveis, foi testado o melhor meio de cultura livre de soro para o crescimento celular e produção de rhEPO. O meio CDM4 CHO foi o melhor meio para as linhagens Sk-Hep-1 e HKB-11 e o meio Freestyle, para a linhagem Huh-7. Foram caracterizados o número de cópias do gene da EPO por célula, a expressão do RNAm da EPO, a cinética de crescimento celular, o metabolismo e a produção de rhEPO. Todas as células apresentaram altas taxas de crescimento celular específico e altos níveis de produção de rhEPO quando comparadas à literatura. A concentração celular máxima alcançada pelas células Sk-Hep-1, HKB-11 e Huh-7 foi de 2,1 x 10^6 células/mL, 5,7 x 10^6 células/mL e 4,3 x 10^6 células/mL, com taxa de crescimento específico máxima de 0,023 h-1, 0,022 h-1, 0,031 h-1 e uma concentração máxima de rhEPO de 112,35 µg/mL, 112,0 µg/mL e 571 µg/mL, respectivamente. A rhEPO produzida pelas células humanas foi capaz de diferenciar células CD34+ em células eritróides terminalmente diferenciadas, demonstrando assim sua funcionalidade. Com este trabalho, foi possível descrever as características cinéticas, metabólicas e a produtividade de três linhagens celulares humanas adaptadas para o cultivo em meio em suspensão e livre de SFB, contribuindo assim, tanto com estudo das linhagens celulares humanas quanto para a avaliação do uso das mesmas como alternativa para a produção industrial de glicoproteínas recombinantes.

Currently, most commercial therapeutic proteins are produced in non-human mammalian cell lines. However, human cell lines have achieved prominence in both academia and industry. Human cells are capable of producing recombinant proteins with post-translational modifications that cause them to be more similar to native proteins. To study new human cell-based expression systems and eliminate the non-human constituent of biopharmaceuticals, this study aimed to examine the kinetic and metabolic profiles and the productivity of SK-Hep-1, HKB-11, and Huh-7 cell lines cultured in suspension serum-free medium. Human erythropoietin (EPO) was selected as a model protein to evaluate the productivity of the cell lines. Recombinant cell lines were generated by lentiviral transduction using a multiplicity of infection of 1 (MOI of 1). Subsequently, cells positive for the expression of the reporter protein GFP were separated and collected using flow cytometry. The percentage of GFP-positive cells after the separation process was 99 %, 95 %, and 90 % for SK-Hep-1, HKB-11, and Huh-7 cells, respectively. After the generation of stable cell lines, experiments were run to determine the serum-free culture medium most suitable for cell growth and rhEPO production. The results indicated that the CDM4 CHO medium was the most suitable for SK-Hep-1 and HKB-11 cells and the Freestyle medium was the most suitable for Huh-7 cells. The number of gene copies per cell, EPO mRNA expression, cell growth kinetics, metabolic profile, and rhEPO production were characterized. All cells had high rates of specific cell growth and high levels of rhEPO production when compared to the results reported in the literature. The maximum cell concentration achieved by SK-Hep-1, HKB-11, and Huh-7 cells was 2.1 x 10^6 cells/mL, 5.7 x 10^6 cells/mL, and 4.3 x 10^6 cells/mL; with a maximum specific growth rate of 0.023 h-1, 0.022 h-1, and 0.031 h -1; and a maximum rhEPO concentration of 112.35 µg/mL, 112.0 µg/mL, and 571 µg/mL, respectively. The rhEPO produced by human cells was able to differentiate CD34+ cells into terminally differentiated erythroid cells, thus demonstrating their functionality. The present study allowed to describe the kinetics, metabolic profile, and the productivity of three human cell lines cultured in suspension and serum-free medium, contributing to the study of human cell lines and the evaluation of their use as an alternative to producing recombinant glycoproteins.