المعالجة العليا

تمثل المعالجة في المراحل الأعلى مرحلة حاسمة في التصنيع الحيوي، حيث يتم زراعة الأنظمة البيولوجية مثل الكائنات الدقيقة أو الخلايا الثديية أو خلايا الحشرات لإنتاج بروتينات علاجية أو لقاحات أو إنزيمات أو منتجات بيولوجية أخرى. تشمل هذه المرحلة جميع الخطوات من اختيار الكائن المنتج والتلاعب الجيني به إلى زراعة الخلايا في المفاعلات الحيوية تحت ظروف بيئية محكمة التنظيم.

اختيار المضيف والتحسين الجيني
تبدأ العملية باختيار كائن مضيف مناسب. قد يكون هذا سلالة طبيعية، أو خط خلوي، أو كائنا معدل وراثيا مصمما للتعبير عن المنتج المرغوب بعائد واستقرار عاليين. تشمل المضيفات الشائعة إشريشيا قولونية، وساكارومايسيس سيريفيسيا، وخلايا المبيض الصيني (CHO)، وبيشيا باستوريس. تستخدم تقنية الحمض النووي المؤتلف بشكل متكرر لإدخال جينات محددة إلى جينوم المضيف، وغالبا ما تكون تحت سيطرة محفزات للتعبير المنظم.

تطوير الإعلام وتوسيع ثقافة البذور
بعد اختيار المضيف، يتم تخصيص وسائط النمو لتلبية الاحتياجات الغذائية للخلايا. يتم دمج نسب الكربون المحسنة (مثل الجلوكوز)، ومصادر النيتروجين (مثل أملاح الأمونيوم)، والفيتامينات، والعناصر النزرة. التعقيم ومكافحة التلوث أمران حاسمان في كل مرحلة لضمان زراعة نقية ومنتجة. تبدأ العملية على نطاق مختبري باستخدام مزارع بذور في قوارير الاهتزاز أو المفاعلات الحيوية الصغيرة، ويتم توسيعها تدريجيا عبر سلسلة من المفاعلات الحيوية للبذور لتطوير لقاح قوي للمفاعلات الحيوية على نطاق الإنتاج.

3. تشغيل المفاعل الحيوي والتحكم في العمليات
في المفاعلات الحيوية واسعة النطاق، يتم مراقبة وتحكم المعلمات البيئية مثل الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة والأكسجين المذاب (DO) والتحريك بدقة. الأنظمة الآلية المزودة بحساسات تتيح التعديلات الفورية للحفاظ على ظروف النمو المثالية. بالنسبة للأنظمة المؤتلفة، قد تعطى محفزات مثل الأيزوبروبيل β-D-1-ثيوجالاكتوبيرانوزيد (IPTG)، وهو محفز صناعي للأوبون الصغير، أو مثبطات لتنظيم التعبير الجيني في مراحل نمو محددة. تساعد هذه القياسات في تحقيق كثافة عالية للخلايا وجودة منتج متسقة. يتم اختيار أنماط المعالجة الحيوية—دفعة أو دفعة مغذية، أو مستمرة—بناء على خصائص المنتج وأهداف الإنتاج.

بمجرد الوصول إلى الكتلة الحيوية المطلوبة أو تركيز المنتج، تخضع الزراعة للمعالجة اللاحقة، حيث يتم استخراج المنتج وتنقيته لتركيبه النهائي والاستخدام.