La importancia del desarrollo de procesos upstream
El proceso upstream (USP), también conocido como proceso de fermentación, es una de las fases iniciales del bioprocesamiento upstream. El proceso de fermentación microbiana es crucial para el cultivo celular de alta densidad y la expresión de genes exógenos, lo que afecta directamente el rendimiento y el costo de los productos biológicos.
En las primeras etapas del desarrollo de productos biológicos (preclínica o fase 1/2), el objetivo es desarrollar procesos escalables sin animales con rendimiento intermedio y cumplir con todos los estándares de calidad del producto.
Mientras que en las últimas etapas (fase 3 o comercial), nos centraremos en el rendimiento, la robustez, la escalabilidad y la reproducibilidad, generando un proceso rentable. Las actividades que abordan estos temas son la caracterización de procesos y los estudios de validación de procesos. Mientras tanto, normalmente se aplican herramientas de calidad por diseño (QbD) y diseño de experimentos (DoE).
Palabras clave: desarrollo, optimización y validación de procesos, proceso de fermentación, fermentación de células microbianas, fermentación de bacterias, fermentación de levadura, fermentación de alta densidad, fermentación con cepas diseñadas
Aplicación: Industria biofarmacéutica, medicina humana, medicina animal, vacunas, productos biológicos recombinantes de moléculas grandes, productos biológicos recombinantes, reactivos biológicos
Soluciones USP de Yaohai Bio-Pharma
Con más de 10 años de experiencia en fermentación microbiana, Yaohai Bio-Pharma tiene la experiencia para ayudar a resolver los desafíos del proceso de fermentación. Podemos establecer rápidamente estrategias de fermentación de alta densidad para Escherichia coli (E. coli) secreción periplásmica, expresión intracelular soluble o de cuerpos de inclusión, y expresión extracelular o intracelular de levadura.
Nuestros servicios generales de desarrollo de fermentación disponibles incluyen:
- Diseño del proceso de fermentación realizado a pequeña escala de 7 litros en modo feed-batch.
- Validación de proceso de tres lotes en fermentadores de 7L
- Un proceso intermedio ampliable hasta 30L/70L
Podemos realizar de manera flexible una optimización multiparamétrica para alcanzar el rendimiento o la proporción deseada, utilizando One-Time-A-Factor (OTAF) o Design-of-experiments (DoE).
Los parámetros clave de fermentación se enumeran a continuación:
Composiciones de medios de fermentación libres de animales.
Libre de antibióticos o no, Volumen de inóculo
Temperatura de crecimiento, pH, nivel de oxígeno disuelto (OD)
Modo de alimentación (p. ej., por lotes)
Concentración de inductor (p. ej., IPTG, metanol), Punto de inducción (peso húmedo de la célula/OD600),
Temperatura de inducción, tiempo de inducción
etc.
Detalle de Servicios
| Servicios |
Process Flow |
| Cultivo en matraz agitado (500 ml) |
Preparación de medios libres de animales → Cultivo de semillas microbianas → Cultivo en agitador → Inducción → Cosecha |
| Cultivo en Fermentador(7 L) |
Preparación de medios sin animales → Cultivo de semillas microbianas → Fermentación celular de alta densidad en biorreactor de 7 litros → Inducción → Cosecha |
| Control de calidad de proteínas/péptidos |
Pretratamiento Expresión soluble intracelular: Recolección y resuspensión de células microbianas → Trituración ultrasónica → Eliminación de restos celulares → Extracto crudo Expresión de cuerpos de inclusión: Recolección y resuspensión de células microbianas → Trituración ultrasónica → preparación de cuerpos de inclusión → Extracto crudo Expresión soluble extracelular: Recolección de sobrenadante de cultivo → Concentración y tampón intercambio → Extracto crudo Análisis de calidad Extracto crudo como muestra → Análisis de proteína objetivo mediante SDS PAGE o Western Blot (WB) |
| Control de calidad de plásmidos |
Pretratamiento y análisis de calidadExtracción de plásmidos → Análisis de ADN mediante electroforesis en gel de agarosa |
Estudio de caso
Nuestro cliente nos encarga aumentar el rendimiento objetivo de la hormona polipeptídica de 8 g/L a 10 g/L.
Basándonos en el diseño factorial completo y el diseño de superficie de respuesta en las herramientas DoE, reconocimos y optimizamos rápidamente los parámetros clave de fermentación. Bajo el proceso optimizado de fermentación de alta densidad celular, el nivel de expresión aumentó a 10 g/l.
Nuestras experiencias
- Hemos trabajado con varios tipos de huéspedes microbianos, por ejemplo, la E.coli DH5α, TOP10, Trans10, BL21; Pichia pastoris (P. pastoris) SMD1168H, X-33, GS115, PichiaPink cepa 1/2/3/4; Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) y Hansenula polimorfa (H. polimorfa).
- Tenemos experiencia con E. coli secreción periplásmica, expresión de cuerpos solubles y de inclusión, así como expresión intracelular o extracelular de levadura. El rendimiento de cuerpos de inclusión es de hasta 10 g/l, mientras que el rendimiento de proteína soluble oscila entre 0.5 y 15 g/l.
- Hemos estado involucrados en el desarrollo y fabricación de varias moléculas grandes, incluidas vacunas de subunidades recombinantes, partículas similares a virus (VLP), hormonas (insulina, GLP-1, hormona del crecimiento), citocinas (Interleucina-2/IL-2, IL -15, IL-21), factores de crecimiento (EGF, FGF, NGF), nanocuerpos/anticuerpos de dominio único (sdAbs), enzimas, etc.
- Equipos
Sistema de fermentación 7L*16
Cedex Bio Analyzer, Analizador de bioprocesos
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