Protein therapeutics are increasingly important for modern medicine. Novel recombinant proteins developed today can bind towards their target with high specificity and with low adverse effect. This has enabled the treatment of diseases that for a few years ago were deemed uncurable. Discovery of therapeutic proteins is driven through protein engineering, a field that is in constant expansion. And, through artificial construction of recombinant proteins, a large array of diseases can be defeated. The function and quality of these protein therapeutics rely on the correct folding, assembly and residue modification that occurs during their production within a living production cell host. Furthermore, producing them in large quantities are essential for accessibility of the best biopharmaceuticals available. Commonly, mammalian cells are the production host of choice when it comes to production of biopharmaceuticals. Mainly, due to the conserved nature of protein expression pathways within its biological class. Although an evergrowing number of biopharmaceuticals are produced in mammalian cells, there is always room for improvement. Development of novel recombinant protein therapeutics rely on accurate production of the protein. And if this is not achieved, a potential biopharmaceutical will never see the light of day. Furthermore, limited production capabilities can hamper product quality, with less efficacy and increased side-effects as a result. This thesis examines several different pathways for improvements on recombinant protein production for pharmaceutical purposes in mammalian cells. First, the basics of recombinant protein technology and mammalian cell function is outlined. Followed by a summary of six scientific articles revolving within expression and characterization tools for mammalian produced proteins. In paper I, utilization of transcriptomics identifies genes involved in protein expression, which enable the production of a difficult-to-express protein with up to a 150-fold greater activity. Furthermore, in paper IV, transcriptomics reveals genomic differences in a novel cell line that exhibit several fold protein expression capabilities. Besides omics technologies, methods for recombinant protein expression and modification are presented that generate more useable product for several different protein families. And, a protocol for the generation of a pre matured split-GFP variant is presented. Lastly, in paper VI, a mammalian cell display method with an optimized setting that enables precise epitope mapping of glycosylated antigens in a high throughput manner is outlined. With this method, the epitope of four neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 is determined. For all of the papers involved within the presented thesis, mammalian cell production of recombinant proteins is the common denominator. Exploring the capabilities of mammalian cell production of current and next-generation biopharmaceuticals is of utter importance to continue the struggle against the gruesome nature of human diseases.

Proteinläkemedel får stadigt en starkare ställning inom den moderna medicinen. Nya rekombinanta proteiner som utvecklas idag kan binda mot sitt mål med hög specificitet och med få sidoeffekter. Detta har möjliggjort behandling av sjukdomar som för bara några år sen var letala. Utvecklandet av terapeutiska proteiner möjliggörs av proteinteknik, ett relativt ungt område som är i konstant utveckling. Där artificiell konstruktion av rekombinanta proteiner möjliggör bekämpandet av en uppsjö av sjukdomar. För att uppnå rätt funktion och kvalité, så behöver terapeutiska proteiner vara korrekt producerade. Detta sker inom en levande produktions cell, där rätt veckning samt modifikation möjliggör dess konstruktion. Utöver detta så behöver även enorma kvantiteter av biofarmaceutiska läkemedel kunna produceras, för att säkerställa tillgången av de bästa läkemedel som finns att erbjuda. För detta ändamål används främst mammalieceller som produktionsvärd då tillvägagångsättet för proteinkonstruktion är konserverat inom den biologiska klassen. Men även om mammalieceller är bäst lämpade för ändamålet, så finns det ett stort utrymme för förbättringar hos dessa. Utvecklingen an nya rekombinanta terapeutiska proteiner är beroende av att tillverkningsprocessen fungerar, och om det ej uppnås så kommer potentiella nya läkemedel aldrig realiseras. Även funktionella tillverkningsprocesser med inneboende begränsningar kan påverka det producerade proteinet negativt, med en lägre och ogynnsam effektivitet som följd. I denna avhandling så undersöks flera olika tillvägagångsätt för att förbättra produktion av rekombinanta proteiner i mammalieceller. Inledningsvis så presenteras det fundamentala inom rekombinant proteinteknik samt mammaliecellers funktion för tillverkande av dessa. Följt av summeringen av sex vetenskapliga artiklar som behandlar metoder för uttryckandet samt karakteriseringen av proteiner tillverkade inom mammalieceller. I artikel I används transkriptomik för identifikation av gener som är involverade i tillverkningen av ett svåruttryckt protein, detta möjliggjorde en 150-faldig ökning av aktivitet hos produkten. Även i artikel IV så identifierades genomiska skillnader kopplade till produktionsökningen hos en ny cellinje med hjälp av transkriptomik. Förutom omik tekniker så presenteras metoder för uttryckandet samt modifieringen av rekombinanta proteiner som genererar mer funktionell produkt för flera olika proteinfamiljer. Även ett protokoll för genererandet av en split-GFP variant där ena delen av molekylen har fått forma fluoroforen i ett tidigare skede presenteras i artikel V. Avslutande så introduceras en optimerad process där ett membran-förankrat antigen möjliggör en detaljrik epitope mappning via mammalieceller. Med denna metod så identifieras inbindningen av fyra antikroppar mot SARS-CoV-2. För samtliga artiklar som presenteras i denna avhandling så är produktion av proteiner inom mammalieceller den gemensamma nämnaren. Utforskandet av möjligheterna inom produktion av rekombinanta proteiner i mammalieceller är av yttersta vikt för att producera funktionella biofarmaceutiska läkemedel både idag samt i framtiden. Vilket möjliggör vidare framgångar i förhindrandet av sjukdomars lidande.