Bioproceso

Un bioproceso es un proceso específico que utiliza células vivas completas o sus componentes (por ejemplo, bacterias , enzimas , cloroplastos ) para obtener los productos deseados.

El transporte de energía y masa es fundamental para muchos procesos biológicos y ambientales. Áreas que van desde el procesamiento de alimentos (incluida la elaboración de cerveza ^{[ 1 ]} ) hasta el diseño térmico de edificios, pasando por dispositivos biomédicos , la fabricación de anticuerpos monoclonales y el control de la contaminación , requieren conocimiento sobre cómo se transportan la energía y la masa a través de los materiales (momento lineal, transferencia de calor, etc.).

El bioprocesamiento de terapia celular es una disciplina que une los campos de la terapia celular y el bioprocesamiento (es decir, la fabricación de biofármacos), y es un subcampo de la ingeniería de bioprocesos . Los objetivos del bioprocesamiento de terapia celular son establecer procesos de fabricación reproducibles y robustos para la producción de células terapéuticas. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Los bioprocesos comercialmente relevantes deberán:

1. Producir productos que mantengan todos los estándares de calidad de los medicamentos biofarmacéuticos. ^{[ 4 ]} En consecuencia, las herramientas de control de calidad y monitoreo en tiempo real, como la espectroscopia resuelta en el tiempo , son cruciales.
2. Suministrar cantidades clínicas y comerciales de células terapéuticas a lo largo de las diversas etapas de desarrollo. Los procesos y las tecnologías de producción deben ser escalables, ^{[ 3 ]} y
3. Controlar el costo de los bienes (CoGs) del producto farmacéutico final. Este aspecto es fundamental para sentar las bases de una industria comercialmente viable.

Los procesos de fabricación de células terapéuticas se pueden dividir en procesos iniciales y procesos finales. El proceso inicial se define como todo el proceso, desde el aislamiento y cultivo inicial de las células, pasando por el almacenamiento y la expansión del cultivo celular, hasta la cosecha final (finalización del cultivo y recolección del lote de células vivas).

Además de los desafíos tecnológicos relacionados con la escalabilidad de los aparatos de cultivo, en los últimos años han surgido varios riesgos en el suministro de materias primas , incluida la disponibilidad de suero fetal bovino de grado GMP .

La fase inicial de un bioproceso se refiere al primer paso en el que se cultivan microorganismos/células, por ejemplo, líneas celulares bacterianas o de mamíferos (véase cultivo celular ), en biorreactores . El procesamiento inicial comprende todos los pasos relacionados con el desarrollo del inóculo, el desarrollo del medio de cultivo, la mejora del inóculo mediante ingeniería genética y la optimización de la cinética de crecimiento para que el desarrollo del producto mejore notablemente. La fermentación tiene dos partes: la fase inicial y la fase final. Tras el desarrollo del producto, el siguiente paso es su purificación para obtener la calidad deseada. Cuando alcanzan la densidad deseada (para cultivos por lotes y por lotes alimentados), se cosechan y se trasladan a la fase final del bioproceso.

La fase posterior de un bioproceso se refiere a la etapa en la que la masa celular proveniente de la fase anterior se procesa para cumplir con los requisitos de pureza y calidad. El procesamiento posterior generalmente se divide en tres secciones principales: ruptura celular, purificación y refinamiento.

Los productos volátiles pueden separarse mediante destilación del cultivo cosechado sin tratamiento previo. La destilación se realiza a presión reducida en alambiques continuos. A presión reducida, puede ser posible destilar el producto directamente del fermentador. Los pasos del procesamiento posterior son:

1. Separación de biomasa: la separación de la biomasa (células microbianas) se realiza generalmente mediante centrifugación o ultracentrifugación. Si el producto es biomasa, se recupera para su procesamiento y el medio de cultivo se desecha. Si el producto es extracelular, la biomasa se desecha. La ultrafiltración es una alternativa a la centrifugación.
2. Desintegración celular: Si el producto deseado es intracelular, la biomasa celular puede desintegrarse para liberarlo. El sólido y el líquido se separan mediante centrifugación o filtración, y los restos celulares se desechan.
3. Concentración del caldo: El medio de cultivo agotado se concentra si el producto es extracelular.
4. Purificación inicial de metabolitos: Según la naturaleza fisicoquímica de la molécula del producto, se utilizaron varios métodos para la recuperación del producto a partir del caldo fermentado clarificado (precipitación, etc.).
5. Deshidratación: Si se encuentra una cantidad baja de producto en un volumen muy grande de medio de cultivo agotado, se reduce el volumen eliminando el agua para concentrar el producto. Esto se realiza mediante secado al vacío u ósmosis inversa.
6. Purificación de metabolitos: este es el paso final para lograr una pureza del 98 al 100 %. El producto purificado se mezcla con varios ingredientes inertes llamados excipientes . El producto formulado se envasa y se distribuye al mercado para los consumidores.

• Reacción adversa al medicamento
• Evento adverso
• Sensibilidad del ensayo
• Biofabricación
• Ingeniería de bioprocesos
• Biotecnología
• Caco-2
• Diseño del estudio clínico
• Buenas prácticas clínicas
• Buenas prácticas de fabricación
• Instituto de Posgrado Keck de Ciencias Aplicadas de la Vida (Centro de Bioprocesamiento KGI Amgen) ^{[ 5 ] [ 6 ]}