Die Bedeutung der Upstream-Prozessentwicklung
Der Upstream-Prozess (USP), auch Fermentationsprozess genannt, ist eine der ersten Phasen der Upstream-Bioverarbeitung. Der mikrobielle Fermentationsprozess ist entscheidend für hochdichte Zellkulturen und die exogene Genexpression, was sich direkt auf die Ausbeute und die Kosten der Biologika auswirkt.
In den frühen Phasen der Entwicklung biologischer Präparate (präklinisch oder Phase 1/2) liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung skalierbarer tierversuchsfreier Prozesse mit mittlerer Ausbeute und der Erfüllung sämtlicher Produktqualitätsstandards.
In den späten Phasen (Phase 3 oder kommerzielle Phase) konzentrieren wir uns auf Ertrag, Robustheit, Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit und entwickeln einen kosteneffizienten Prozess. Die Aktivitäten, die sich mit diesen Themen befassen, sind Studien zur Prozesscharakterisierung und Prozessvalidierung. Dabei werden typischerweise Tools für Quality by Design (QbD) und Design of Experiments (DoE) angewendet.
Schlüsselwörter: Prozessentwicklung, Optimierung und Validierung, Fermentationsprozess, mikrobielle Zellfermentation, Bakterienfermentation, Hefefermentation, Hochdichtefermentation, Fermentation mit gentechnisch veränderten Stämmen
Anwendung: Biopharmazeutische Industrie, Humanmedizin, Tiermedizin, Impfstoff, rekombinante Biologika mit großen Molekülen, rekombinante Biologika, biologische Reagenzien
USP-Lösungen von Yaohai Bio-Pharma
Yaohai Bio-Pharma profitiert von über 10 Jahren Erfahrung in der mikrobiellen Fermentation und verfügt über das nötige Fachwissen, um die Herausforderungen des Fermentationsprozesses zu lösen. Wir können schnell hochdichte Fermentationsstrategien entwickeln für Escherichia coli (E. coli) periplasmatische Sekretion, intrazelluläre lösliche oder Einschlusskörper-Expression und extrazelluläre oder intrazelluläre Expression durch Hefe.
Zu unseren verfügbaren allgemeinen Fermentationsentwicklungsdiensten gehören:
- Fermentationsprozessdesign im kleinen Maßstab von 7 l im Fed-Batch-Modus
- Validierung des Drei-Chargen-Prozesses in 7-Liter-Fermentern
- Eine mittlere Prozessskalierung auf 30L/70L
Um den gewünschten Ertrag oder Anteil zu erreichen, können wir mithilfe von One-Time-A-Factor (OTAF) oder Design-of-Experiments (DoE) flexibel eine Mehrparameteroptimierung durchführen.
Die wichtigsten Fermentationsparameter sind nachstehend aufgeführt:
Tierfreie Fermentationsmedienzusammensetzungen
Antibiotikafrei oder nicht, Inokulumvolumen
Wachstumstemperatur, pH-Wert, gelöster Sauerstoffgehalt (DO)
Fütterungsmodus (z. B. Fed-Batch)
Konzentration des Induktors (z. B. IPTG, Methanol), Induktionspunkt (Zellfeuchtgewicht/OD600),
Induktionstemperatur, Induktionszeit
usw.
Service Details
| Leistungen |
Prozessablauf |
| Kultivierung im Schüttelkolben (500 ml) |
Tierversuchsfreie Medienherstellung → Kultivierung von mikrobiellem Saatgut → Kultivierung im Schüttler → Induktion → Ernte |
| Kultivierung im Fermenter (7 L) |
Tierfreie Medienherstellung → Kultivierung von mikrobiellem Saatgut → Hochdichte Zellfermentation im 7-Liter-Bioreaktor → Induktion → Ernte |
| Qualitätskontrolle von Proteinen/Peptiden |
Vorbehandlung Intrazelluläre lösliche Expression: Mikrobielle Zellen ernten und resuspendieren → Ultraschallzerkleinerung → Entfernung von Zelltrümmern → Rohextrakt Einschlusskörperexpression: Mikrobielle Zellen ernten und resuspendieren → Ultraschallzerkleinerung → Einschlusskörperherstellung → Rohextrakt Extrazelluläre lösliche Expression: Sammlung des Kulturüberstands → Konzentration und Pufferaustausch → Rohextrakt Qualitätsanalyse Rohextrakt als Probe → Zielproteinanalyse durch SDS-PAGE oder Western Blotting (WB) |
| Qualitätskontrolle von Plasmiden |
Vorbehandlung und QualitätsanalysePlasmidextraktion → DNA-Analyse mittels Agarosegelelektrophorese |
Fallstudie
Wir wurden von unserem Kunden beauftragt, die Ausbeute des Ziel-Polypeptidhormons von 8 g/L auf 10 g/L zu steigern.
Basierend auf dem Full Factorial Design und dem Response Surface Design in den DoE-Tools haben wir die wichtigsten Fermentationsparameter schnell erkannt und optimiert. Im Rahmen des optimierten Fermentationsprozesses mit hoher Zelldichte stieg der Expressionsgrad auf 10 g/l.
Unsere Erfahrungen
- Wir haben an verschiedenen Arten von mikrobiellen Wirten gearbeitet, z. B. E.coli DH5α, TOP10, Trans10, BL21; Pichia pastoris (P. pastoris) SMD1168H, X-33, GS115, PichiaPink-Stamm 1/2/3/4; Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) und Hansenula polymorpha (H. polymorpha).
- Wir haben Erfahrung mit E. coli periplasmatische Sekretion, lösliche und Einschlusskörper-Expression sowie intrazelluläre oder extrazelluläre Expression durch Hefe. Die Ausbeute an Einschlusskörpern beträgt bis zu 10 g/l, während die Ausbeute an löslichem Protein zwischen 0.5 und 15 g/l liegt.
- Wir waren an der Entwicklung und Herstellung verschiedener großer Moleküle beteiligt, darunter rekombinante Untereinheitenimpfstoffe, virusähnliche Partikel (VLPs), Hormone (Insulin, GLP-1, Wachstumshormon), Zytokine (Interleukin-2/IL-2, IL-15, IL-21), Wachstumsfaktoren (EGF, FGF, NGF), Nanobodies/Einzeldomänen-Antikörper (sdAbs), Enzyme usw.
- Ausrüstung
7L*16 Fermentationssystem
Cedex Bio Analyzer, Bioprozessanalysator
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