החשיבות הגוברת של עיבוד Downstream בביוטכנולוגיה מבוססת צמחים

ביולוגים המבוססים על צמחים, הידועים גם כחקלאות מולקולרית, הופיעו כפלטפורמה משתנה לייצור חלבונים טיפוליים, חיסונים, נוגדנים ומולקולות בעלות ערך גבוה אחרים.על ידי מינוף מנגנון הסינתזה הטבעי של צמחים כגון טבק (FLT:0Nicotiana benthamFLT:1), ו -80% מהיצרנים יכולים למנוע את עלויות גבוהות של תרופות הידרוגניות (Ricial) ועלויות ייצור נמוכות יותר של תרופות צמחיות).

מאמר זה חוקר את חידושים המפתח לעצב מחדש את עיבוד הזרם עבור ביולוגיים המבוססים על צמחי, מטכניקות מיצוי חדשניות לאוטומציה, chromatography מתקדמות, אינטגרציה תהליכים והנדסה ירוקה.כל מגמה נתמך על ידי מחקרים אחרונים ומקרה תעשייתי, מתן מפת דרכים מעשית עבור מפתחי תהליכים, ביומניאופוררים ו anrerategists רגולטורי.

קידום שיטות החילוץ

הצעד הראשון בביולוגיה מבוססת צמחי DSP - הפקת חלבון היעד מביומסה צמחית - מציג אתגרים ייחודיים.תאים צמחיים מכילים קירות תאים קשיחים, רמות גבוהות של סטיות, תרכובות פנוליטיות, ומטבוליטים משניים אחרים שיכולים להערים או לשנות את המוצר.

2-Phase Extraction (ATPE)

(הפצה דו-זמנית של Aqueous שתי-phase צברה מערכת מבוססת צמחית.על ידי שימוש בשני שלבים מבוססי מים בלתי-ממים (למשל, פוליאתילן גליקול ומלח או במערכות פולימר/פולימר), ATPE מפצה את חלבון היעד לשלב אחד בעוד שרוב נוגדנים contaminants נשארים בשני.

איפור כבד

דו תחמוצת הפחמן העל קריטית (ScCO2) מציעה אלטרנטיבה ידידותית לסביבה לפתרונות אורגניים לשיקום ביולוגים לימפופיליים או לחומר צמחי משומן לפני החילוץ המפחיד.על ידי התאמת לחץ וטמפרטורה, scCO2 יכול להיות מכוון כדי לחלץ באופןסלק את שפתיים, chlorophylls, וזיהומים לא-קוטבים אחרים, מה שמוביל את החלבון שלם למרות שמולקולות נפוצות יותר עבור אנזימים צמחיים.

אספקת נוזל נוזלית מחמצן ועיתונות

מיצוי מיקרוגל-מרוצה (MAE) ומיצוי נוזל לחץ (PLE) משתמשים חימום מבוקר ולחץ כדי לשבש קירות תאי צמח במהירות.שיטות אלה להפחית את זמן החילוץ משעות עד דקות ויכולות לשפר את ההתאוששות של חלבון מרקמות סטיות כגון זרעים או שורשים. בשילוב עם מטבוליים קפואים המכילים צמצום סוכנים ודאגות מעכבי פילס הראו הבטחה למיצוי חום וחום של חום אנושי.

אוטומציה ואופטימיזציה של תהליכים

עיבוד Downstream ב biomanufacturing היה מונחה היסטורית, עם התערבות ידנית עבור אריזה עמודה, הכנת buffer, וטיפול מדגם.תעשיית הביולוגיים מבוססת הצמח מאמצת במהירות אוטומציה כדי להגדיל את התפוקה, התחדשות, וציות לפרקטיקה ייצור טובה נוכחית (cGMP).

תאי עבודה נוזליים רובוטיים ותאים עבודה משולבים

פלטפורמות רובוטיות לפיתוח תהליכים מהירים הן כעת סטנדרטיות במעבדות רבות.מנהלי נוזל אוטומטיים יכולים לבצע תהליכי תכנון-of-experiments (DoE) על פני סוגים רבים של שרף, תנאי חיץ, ורמות זרימה בו זמנית, יצירת חלונות הפעלה חזקים בימים ולא שבועות. בקנה מידה ייצור, תאים משולבים משלבים פיזור, סינון, chromatography תחת מערכות הפעלה חד פעמיות, המאפשרות לטווח ארוך.

תהליך טכנולוגיה אנליטית (PAT) ו-Time Monitoring

אימוץ של טכנולוגיית תהליך אנליטיקה (PAT) הופך את DSP מגישה שחורה לתיבת דואר אלקטרוני משתנה פעולה שקוף, עשיר נתונים. Near-infrared (NIR) ו-Raman spectroscopyscopyscopy מוכנס בקו יכול למדוד ריכוז חלבון, רמות מצטברות, ופרופילים לא עקביים בזמן אמת.עבור bios המבוססים על צמחי, PAT הוא שימושי במיוחד עבור זיהוי של הפרעות באיכות גבוהה, באמצעות חנקן של חומרים דינמית, או חנקן, כאשר הם מאפשרים התאמות חומרים משולבים.

עיבוד מתמשך

מעבר מ אצווה לעיבוד זרם רציף הוא מגהטרנד על פני תעשיית הביופארפארומטית, וביוטכנולוגיה מבוססת צמחית אינם יוצאים מן הכלל.מערכות chromatography רציפות כמו chromatography תקופתית (PCC) וסימולציה נעת המיטה (SMB) מערכות מגבירות את השימוש בצמח, להפחית את צריכת החילוף, ומאפשרות הפעלה יציבה.

שימוש בטכניקות Affinity ו Chromatography

Chromatography נשאר את העבודה של טיהור ביולוגי. עבור מוצרים המבוססים על צמחי, מבחר של מודעות אובנס חייב לקחת בחשבון את נוכחות של contaminants ספציפיים צמחי כגון chlorophyll, פוליsaccharides, ו alkaloids. מתפתח מגמות כוללים את הפיתוח של ligas in-tailored affinity ligas, membra-retramtrammatins, ו- chmoaloidins.

המונחים: Plant-Specific Affinity Ligands

ligands מסורתיים כגון חלבון A עבור לכידת נוגדנים הם יקרים ועשויים להיצמד לתוך המוצר. עבור נוגדנים מתוצרת צמחי, החוקרים הנדסו ligands מותאם אישית כי לזהות את המבנים גליקואן ייחודי מערכות ביטוי צמחי (למשל, בטא-1,2xylose ו- alpha-1,3-fuse). ligas אלה מציעים גמישות גבוהה בעוד הימנעות מטיפוסים צמחיים אחרים, כולל תאים חד-חמצנים, כולל גידול חד-חמצני.

Membrane Chromatography ו Monolithic טור

טורים צ'רומטוגרפיה ארוזים סובלים מ טיפות לחץ גבוהות ושיעורי זרימה מוגבלים כאשר עיבוד חלקיקים או תמצית צמחיים מבודדים-laden- membrane פרסומות - ⁇ של תאים מחוסנים או פוליתרסלון ממונעים עם ion-change או קבוצות זיקה - מציעים מנגנון תחבורה המונית convective המאפשר עיבוד הרבה יותר גבוה יותר של צינורות חומצה פולית, במיוחד עבור סגסוגת אחורית אחת, במיוחד עבור סגסוגת יעילה יותר.

מתודולוגיה-Mode ו- Multimodal Chromatography

ריבאונדים מעורבים משלבים שני סוגים או יותר של אינטראקציה (למשל, חילופי יון ואינטראקציה הידרופובית) באותו ligand. זה אוטגוני יכול לפתור מינים שקשה להפריד באמצעות חד-פעמי חד-פעמיים חד-פעמיים עבור תמצית צמחית, ריבאונדים מעורבים כמו Capto MMC או Nuvia crime להראות יכולת מצוינת להסרת חומצות חד-חמצני, כאשר הם עמידים אופטיים של חלבון, תוך שמירה על פני סרטן, 000 מקבילה, כאשר הם עמידים של חומרים כימיים.

המונחים: Downstream Steps

DSP מסורתי כולל רצף ליניארי של פעולות יחידה דיסקרטית: הבהרת, לכידת, טיהור ביניים, לוטש ונוסחאות.כל צעד מציג אובדן מוצר, דילולציה ועיכובים בזמן.

לכידת ביישומה עם האכלה ישירה

מערכות כגון BioSC® מ נובהsep או ⁇ KTATM pcc מ Cytiva לאפשר עמודה ללכוד להיות מוזן ישירות עם תמצית צמחים מבוזרת אך לא מובהר לחלוטין. על ידי שימוש בעמודה שמירה או מסנן עומק מול עמודה ללכוד, מערכות אלה יכולים לסבול חומר חלקי, ביטול של צנטריפוגה נפרדת או microfilation שלב.

המונחים: inline Filtration and Conditioning

במקום לאסוף eluates בטנקים ולאחר מכן להתאים pH ו מוליכות לפני השלב הבא chromatography, מערכות DSP מודרניות משלבות dilution inline ו- pH התאמה באמצעות ערבוב דינמי. inline diafiltration באמצעות filtration זרימה טנגנטינטלית מודולים יכול להתרכז ו-buffer-change את המוצר באופן קבוע, האכלה ישירות לתוך עמודה סגורה.

פתרונות מורכבים

טכנולוגיות חד-פעמיות הפכו לסטנדרט בייצור מוקדם-phase וכעת נודדות לייצור בקנה מידה מסחרי של ביולוגים המבוססים על צמחי.פילטרים עומק בלתי-אפשרי, כמוסות chromatography, ושקיות ביולוגיות לאחסון ביניים מאפשרות שינוי מהיר בין מוצרים ולהפחית את הפחתת הנטלימות של מודולים חד-פעמיים לפלטפורמת ביו-ממדית בעלת ערך רב (למשל, KBU מאפשר התאמה ראשונית לתצורה של תאים) להגדרה ביולוגית ממוקדת במיוחד.

להתמקד בקיימות ובתהליכים ירוקים

הפרופיל הסביבתי של ייצור ביו-פארצטי הוא תחת פיקוח גובר.ביולוגיות המבוססות על צמחים כבר מציעים זרם ירוק יותר על ידי חיסול הצורך רכיבים בעלי חיים וצמצום צריכת האנרגיה בהשוואה לתסיסה חיידקית או ממאמלית.עם זאת, עיבוד במורד הזרם משתמש באופן מסורתי כרכים גדולים של מים, פותרים אורגניים וציוד אנרגיה גבוהה.

אספקת מים ו Buffer

השימוש במים ב-DSP יכול להיות משמעותי - כמה אלפי ליטרים לצמח בינוני.מערכות chromatography רציף להפחית את צריכת ה-buffer ב- 50–70% בהשוואה למצב אצווה כי עמודות עמוסות לפריצת דרך קרובה ומטושטשות עם כרכים קטנים יותר.ריכוז Inline ו-diafiltration גם מצמצם את מספר המנויחות ומחזורי ריכוז מחדש.

סולפים ירוקים ומודולים בלתי אפשריים

מאמצים מתקדמים להחליף פותרים מסורתיים (למשל, acetonitrile עבור HPLC ללטש) עם חלופות ירוקות יותר כגון אתנול, Isopanol, או super Critical Carbon דו חמצני. עבור תמצית צמחית, משקעים מבוססי אתנול או מדרגות גבישים נדרשים לעתים קרובות נחקרים כמו חלופות לא כרומוזומיות ללכידת ראשונית של חלבונים, צמצום הצורך עבור כימיקלים קלים, ולהפחית את הפחתת אנרגיה מתחדשת, בעוד שלעתים קרובות, כמו גם חומרים מזינים סטנדרטיים, כמו גם חומרים כימיים קלים, ולהפחית.

בזבזנות

מגמה נוספת של קיימות היא ההתגלמות של ביומסה צמחית לאחר החילוץ.במקום להשליך חומר צמחי מושקע, חברות חוקרות את ההתאוששות של מטבוליטים משניים, סיבים תזונתיים, או דלקים ביומסה השוכנת על ידי ה-iomass. לדוגמה, FLT:0N. benthamianaFLT:1 לאחר שמיצוי חלבון מגובש יכול להיות מעובד כדי לחלץ חומרים נוגדי חמצון עם זרם כימי נוסף של ייצור ירוק.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

למרות התקדמות משמעותית, כמה מהמכשולים נשארים לפני הביולוגיות המבוססות על צמחיים להשיג שוויון עם פלטפורמות ממאאליות מבוססות בקנה מידה תעשייתי.האתגרים הדוחקים ביותר כוללים את ההיקף של מיצוי וטכניקות chromatography, העלות של ligands אחווה אישית, ואת סטנדרטיזציה רגולטורית של זיהומים ספציפיים צמחי.

סקלאלה של טכנולוגיות חדשות

בעוד ATPE, membrane chromatography, ו עיבוד מתמשך לעבוד היטב על הספסל ו סולם הפיילוט, בקנה מידה עד אלפי-של-של-קילוגרם של ביומסה לכל אצווה לא תמיד פשוט. Mixing פעמים, העברת המונים coefficients, ואת מגבלות הלחץ ירידה משתנה עם קנה מידה, ואת חוסר ציוד בקנה מידה מסחרי עבור כמה טכנולוגיות חדשניות (למשל, גדול-מחשבה יש צורך מחסנים חיוניים עבור ספקים ביולוגיים).

עלויות של Ligands ו- Media

ligands ספציפי צמחי יקר לפתח וייצור בקנה מידה. עבור מוצרים מוקדמים, העלות של שרף מותאם אישית עשוי להיות אסרטיבי.עם זאת, כמו מספר ביולוגים המיוצרים צמחיים להיכנס לשלב III ניסויים עלייה, כלכלות של קנה מידה יסיע למטה עלויות ligain.בינתיים, יצרנים לחקור resusable affinity Reusable reses ו-cost אלטרנטיבי נמוך כמו חלבונים מעוצבים מחדש).

שיקולים רגולטוריים

סוכנויות מילואים כגון ה- FDA ו- EMA קיבלו יותר ויותר מערכות מבוססות צמחיות, כפי שהוכחו על ידי אישור של Elelyso® (taliglucerase alfa) מתאים גזר ו-חירום השימוש בהרשאה לשימוש צמחי עבור חיסון COVID-19 מתוצרת צמחי (Sanofi/GSK ו- Medicago) עם זאת, חששות לגבי תבניות גליקוציה (במיוחד נוכחות של צמחיים) הדורשים ספציפיים למעבדים (Dic) באמצעות glycoF) באמצעות גרורתיים (DV) ו-DiciGategic) ו-DViGateiGategic) ב-DV).

כיוונים עתידיים

במבט קדימה, ההתכנסות של למידת מכונה עם פיתוח תהליכים רב-כישור מבטיח להאיץ את אופטימיזציה של DSP עבור כל אלגוריתמים ביולוגיים מבוססי צמחי. AI שהוכשרו על נתונים גדולים של מסכי רזסין, עקומות פורצות דרך, ופרופילים לא-אפשריים יכולים להמליץ על רצפים אופטימליים של Dromatography ותנאי תפעוליים בשיקוי, הפחתת נטל ניסיוני, בנוסף, על ידי פיתוח מתקנים סטנדרטיים, יחידיים המיועדים למתקנים מהירים לפריסה של מודלים גיאוגרפיים, אשר נועדו למתקנים סטנדרטיים, אשר נועדו במהירות, ועלולים להיות מתואמים את התקני ייצור סטנדרטיים, במקום למתקנים סטנדרטיים, ומעבדים, אשר נועדו למתקנים סטנדרטיים, במקום למתקנים סטנדרטיים, בתנאי ייצור סטנדרטיים, בתנאי ייצור סטנדרטיים, בתנאי ייצור סטנדרטיים, בתנאי מסחר סטנדרטיים, בתנאי מסחר סטנדרטיים, ומשתנים, בתנאי ייצור סטנדרטיים, במקום למתקנים סטנדרטיים, אשר נועדו במהירות, אשר נועדו למתקנים ביולוגיים, אשר נועדו עם מתקנים סטנדרטיים, בתנאי מסחר סטנדרטיים, בתנאי מסחר סטנדרטיים, בתנאי מסחררים המבוססים על בסיס מודלים סטנדרטיים, במקום תואמים, ומעבדים, ומעבדים, אשר נועדו למתקנים סטנדרטיים, אשר נועדו למתקנים סטנדרטיים, בתנאי מסחר סטנדרטי

לסיכום, עיבוד מטה הזרם עבור ביולוגיים צמחיים מתפתח במהירות באמצעות חידושים במיצוי, אוטומציה, chromatography, אינטגרציה תהליכים וקיימות. על ידי אימוץ מגמות מתפתחות אלה, מפתחים יכולים להתגבר על העלות ההיסטורית וחסמים מדרגיות של טיפולים צמחיים, לסלול את הדרך לדור חדש של סביר, בטוח, נגיש ביולוגים.

עוד קריאה

  • (ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) טבע ביוטכנולוגיה - פלטפורמות מבוססות צמחיות: מדינת התעשייה: 1
  • (ב) ◄0 (ב[[1924]]]]]]
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0)Pharm באינטרנט - אנטיבוודיים מונוקלוניים מן הצומח: Overcoming DSP HurdlesveFLT 1