Με τα χρόνια, έχουν σημειωθεί πολλές πρόοδοι στη βιοεπεξεργασία, καθώς οι βιοπαραγωγοί προσπαθούν να αυξήσουν την απόδοση, να βελτιώσουν την ανάκτηση προϊόντων, να βελτιώσουν την καθαρότητα των προϊόντων και να εξορθολογίσουν την κατασκευή. Οι καινοτομίες στην τεχνολογία και τον εξοπλισμό έχουν οδηγήσει σε πιο ολοκληρωμένες και αποτελεσματικές διαδικασίες, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις κατασκευής που οδηγούν την ανάγκη για περαιτέρω καινοτομία.
Οι επιτυχημένες καινοτόμες βιοεπεξεργασίες έχουν επικεντρωθεί σε βασικούς τομείς, όπως:
Αύξηση της ογκομετρικής παραγωγικότητας μέσω της εντατικοποίησης της διαδικασίας (υψηλή τροφοδοσία σπόρων, διάχυση και τεχνολογίες συνεχούς καλλιέργειας)
Αύξηση της παραγωγικότητας ειδικά για τα κύτταρα και έλεγχος των κρίσιμων χαρακτηριστικών ποιότητας προϊόντος (CPQAs) μέσω νέων τεχνολογιών έκφρασης κυττάρων και επαγωγέων με μεγαλύτερη κατανόηση μοριακής και κυτταρικής βιολογίας μέσω της βιολογίας συστημάτων
Επιτάχυνση του συνολικού χρονοδιαγράμματος ανάπτυξης της διαδικασίας
«Αυτές οι βελτιώσεις έχουν οδηγήσει στην ικανότητα να προχωρήσουμε γρήγορα από την παραγωγή κυτταρικών γραμμών σε κλινικές τρέχουσες πρακτικές παραγωγής καλής παραγωγής (cGMP) με βιολογικές διεργασίες που είναι πιο παραγωγικές και αναπαραγώγιμες», παρατηρεί ο Brian Follstad, διευθυντής, upstream development development, Catalent Biologics.
«Σίγουρα υπήρξε μια σειρά επαναστατικών, καινοτόμων προσεγγίσεων στη βιοεπεξεργασία σε διαφορετικούς τομείς προϊόντων», λέει ο Vasily Medvedev, διευθυντής ανάπτυξης διεργασιών στο Univercells. «Αν σκεφτούμε την παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων (mAb), μία από τις βασικές εξελίξεις στη βιοεπεξεργασία που παρατηρήθηκαν με την πάροδο των ετών σχετίζεται με τη χρήση κυτταρικών καλλιεργειών υψηλής πυκνότητας προτίμησης. Αυτή η τεχνολογία μειώνει το μέγεθος του βιοαντιδραστήρα που απαιτείται, επηρεάζοντας άμεσα το συνολικό αποτύπωμα των εργασιών, τις κεφαλαιουχικές δαπάνες (CAPEX) και, στη συνέχεια, το κόστος των αγαθών».
Επιπλέον, ο Μεντβέντεφ λέει ότι η χρήση του σχεδιασμού των τεχνικών πειράματος (DoE) είναι μια πολλά υποσχόμενη τάση στον κλάδο, όταν αυτές οι αρχές εφαρμόζονται σωστά σε διαδικασίες ανάπτυξης και μελέτες κλιμάκωσης. «Προκειμένου να επωφεληθούν πλήρως από τη χρήση μελετών DoE, τα αντιπροσωπευτικά μοντέλα μείωσης προς τα κάτω είναι υψίστης σημασίας για να διασφαλιστεί ο προσδιορισμός του σχεδιασμού διεργασιών μικρής κλίμακας υψηλής απόδοσης με απρόσκοπτη μεταφορά σε εμπορική κλίμακα κατασκευής, μειώνοντας τα χρονοδιαγράμματα ανάπτυξης (χρόνος στην αγορά) και δικαστικά έξοδα”.
Κοιτάζοντας τα τελευταία πέντε χρόνια στην βιοεπεξεργασία, ο Thibaud Stoll, παγκόσμιος επικεφαλής επιχειρήσεων, βιολόγοι, στη Lonza Pharma & Biotech, σημειώνει τρεις κύριες καινοτομίες που έχουν επηρεάσει τις λειτουργίες βιοεπεξεργασίας:
Συνεχείς βελτιώσεις στα συστήματα έκφρασης κυττάρων, που οδηγούν σε διαδικασίες με αυξανόμενους τίτλους, φτάνοντας ή ακόμη και ξεπερνώντας όλο και περισσότερο το επίπεδο των 10 g / L
Συνεχής ανάπτυξη και βελτίωση αναλώσιμων βιοαντιδραστήρων και σχετικού εξοπλισμού
Ανάπτυξη ψηφιακών εργαλείων στο πλαίσιο του ψηφιακού μετασχηματισμού της βιοπαραγωγής.
«Αυτές οι καινοτομίες συνέβαλαν στη βελτίωση της ευρωστίας των διαδικασιών γενικά, στη μείωση του κόστους των αγαθών και των υπηρεσιών και στην ενίσχυση της ευελιξίας να ανταποκριθεί στην ταχέως εξελισσόμενη ζήτηση», δηλώνει ο Stoll.
Άλλες καινοτομίες, όπως ανάπτυξη μέσων, επιλογή κυτταρικών γραμμών, βελτιώσεις στις κυτταρικές γραμμές υποδοχής, βελτιστοποιημένα διανύσματα και εισαγωγή τεχνολογιών διαλογής υψηλής απόδοσης, έχουν επίσης φέρει επανάσταση στην ανάντη βιοεπεξεργασία, προσθέτει ο Atul Mohindra, ανώτερος διευθυντής, έρευνα και ανάπτυξη, Lonza Pharma & Biotech. Η Mohindra μετρά επίσης βελτιωμένα εργαλεία μοντελοποίησης διεργασιών, τα οποία επέτρεψαν την καλύτερη κατανόηση της διαδικασίας κυτταρικής καλλιέργειας καθώς και την ανάπτυξη πιο προηγμένου τεχνικού εξοπλισμού (π.χ. τεχνολογίες μίας χρήσης [SUT], inline testing technology) ως σημαντικές καινοτομίες. «Αυτό επέτρεψε στη βιομηχανία να αναπτύξει πιο πολύπλοκα μόρια, για να μειώσει σημαντικά τον χρόνο που απαιτείται για την κατασκευή μιας πρώτης σε ανθρώπινη παρτίδα, καθώς και για τη μείωση του κόστους ενός αναπτυξιακού προγράμματος», λέει ο Mohindra.
«Εκτός από την τελευταία γενιά βιοαντιδραστήρων αναδευόμενης δεξαμενής και κίνησης (RM) μιας χρήσης, μία από τις πιο σημαντικές πρόσφατες εισαγωγές ήταν η εναλλαγή ροής (ATF)», σχολιάζει ο Gerben Zijlstra, σύμβουλος παγκόσμιας τεχνολογίας, συνεχής και εντατικοποιημένη βιοπαραγωγή, Ο Sartorius Stedim Biotech, ο οποίος σημειώνει ότι το ATF παρέχει πολύ πιο αποτελεσματική και οικονομική σχέση καλλιέργειας διάχυσης από τις προηγούμενες μεθόδους. «Είναι επίσης πιο ήπια στα κύτταρα, με αποτέλεσμα υψηλότερη βιωσιμότητα των κυττάρων και χαμηλότερα επίπεδα ακαθαρσιών για επεξεργασία», προσθέτει ο Zijlstra.