Onder ‘upstream-bioprocessing’ wordt verstaan: de werkzaamheden in een vroeg stadium die worden uitgevoerd om biologische materialen te ontwikkelen en te kweken, voordat deze worden geoogst en gezuiverd tot een eindproduct. Het vormt een cruciaal onderdeel van de bioproductie van therapieën zoals monoklonale antilichamen, vaccins, cel- en gentherapieën, recombinante eiwitten en andere biologische geneesmiddelen.

Het upstream-proces begint doorgaans met de selectie en voorbereiding van de productiecellijn of het gastheerorganisme. Vervolgens stellen wetenschappers de omstandigheden vast die de groei en de productie van het product bevorderen, zoals de samenstelling van het kweekmedium, de temperatuur, de pH-waarde, het gehalte aan opgeloste zuurstof, de voedingsstrategie en de roering. Deze variabelen hebben een grote invloed op de gezondheid van de cellen, de productiviteit en de productkwaliteit, waardoor de ontwikkeling van het upstream-proces zowel wetenschappelijk complex als commercieel belangrijk is.

Een belangrijk doel van upstream-bioprocessen is het maximaliseren van de opbrengst met behoud van consistentie. Dit is vooral belangrijk omdat kleine veranderingen in de kweekomstandigheden van invloed kunnen zijn op cruciale kwaliteitskenmerken, zoals glycosylatie, aggregatie en werkzaamheid. Om betrouwbare resultaten te behalen, maken teams vaak gebruik van experimentontwerp (DoE), procesmodellering en datagestuurde optimalisatie om inzicht te krijgen in hoe elke parameter de prestaties beïnvloedt.

Upstream-bioprocessen bestaan doorgaans uit twee hoofdfasen: celkweek en productie. In de kweekfase worden cellen gekweekt om de biomassa te vergroten. In de productiefase worden de cellen onder omstandigheden gehouden die ervoor zorgen dat ze het doelmolecuul op grote schaal produceren. Veelgebruikte systemen zijn onder meer schudkolven, bioreactoren en platforms voor eenmalig gebruik, waarbij beslissingen over schaalvergroting worden bepaald door de robuustheid van het proces, de strategie van de faciliteit en de producteisen.

Moderne upstream-ontwikkeling is in toenemende mate afhankelijk van digitale hulpmiddelen en geïntegreerd gegevensbeheer. Onderzoekers genereren grote hoeveelheden informatie uit experimenten, meetinstrumenten en procesanalyses. Door deze gegevens efficiënt vast te leggen, te ordenen en te analyseren, kunnen teams trends herkennen, experimenten vergelijken, ontwikkelingscycli verkorten en de overdracht van technologie naar de productie ondersteunen.

Aangezien beslissingen in de upstream-fase van invloed zijn op de gehele downstream-workflow, worden deze vaak beschouwd als de basis voor het succes van een bioproces. Een degelijk ontwerp van de upstream-fase kan de productiviteit verhogen, de kosten verlagen en de naleving van regelgeving ondersteunen door een consistenter proces te garanderen.

Naarmate de pijplijn van biologische geneesmiddelen steeds complexer wordt, blijft de upstream-bioprocessing zich verder ontwikkelen dankzij vooruitgang op het gebied van automatisering, analyse en procesintelligentie. Organisaties die wetenschappelijke inzichten kunnen koppelen aan hoogwaardige gegevens, zijn beter in staat om schaalbare, betrouwbare en efficiënte bioproductieprocessen te ontwikkelen.

Aangezien beslissingen in de upstream-fase bepalend zijn voor alles wat daarna volgt, is het van cruciaal belang om experimentele, proces- en analytische gegevens in een vroeg stadium met elkaar te koppelen om een snellere en betrouwbaardere opschaling mogelijk te maken. Ontdek hoe IDBS Polar voor upstream-ontwikkeling teams helpt deze gegevens gedurende de gehele levenscyclus van het bioproces vast te leggen, te standaardiseren en in de juiste context te plaatsen. Meer informatie vindt u op: https://www.idbs.com/solutions/application-upstream-development/