上游处理

上游加工是生物制造的关键阶段，在此阶段，微生物、哺乳动物细胞或昆虫细胞等生物系统被培养以生产治疗性蛋白质、疫苗、酶或其他生物衍生产品。这一阶段涵盖了从生产生物的选择和基因操作，到在严格控制的环境条件下在生物反应器中培养细胞的所有步骤。

宿主选择与遗传优化
该过程始于选择合适的宿主生物。这可以是天然存在的菌株、细胞系，或设计用来高产率和稳定性表达所需产品的基因改造生物。常见宿主包括 大肠杆菌、 酿酒酵母、仓鼠卵巢（CHO）细胞和 皮奇亚。重组DNA技术常被用于将特定基因引入宿主基因组，通常在诱导启动子的控制下进行调控表达。

媒体发展与种子文化扩展
在选择宿主后，培养基会根据细胞的营养需求进行定制。碳源（如葡萄糖）、氮源（如铵盐）、维生素和微量元素的优化比例被纳入其中。无菌和污染控制在每个阶段都至关重要，以确保培养的纯净和高效。该过程始于实验室规模，使用摇瓶或小型生物反应器中的种子培养物，逐步通过一系列种子生物反应器逐步扩大规模，以开发用于生产规模生物反应器的坚固接种剂。

3. 生物反应器运行与过程控制
在大型生物反应器中，pH、温度、溶解氧（DO）和搅拌等环境参数会被严格监测和控制。配备传感器的自动化系统实现实时调整，以维持最佳生长条件。对于重组系统，可能会使用异丙基β-D-1-硫代半乳糖苷（IPTG），一种lac操纵子合成诱导剂，或抑制剂来调控特定生长阶段的基因表达。这些措施有助于实现高细胞密度和稳定的产品质量。生物加工模式——批次、送料批次或连续——根据产品特性和生产目标进行选择。

一旦达到所需的生物量或产品浓度，培养物会进入下游加工，提取并纯化产品以供最终配方和使用。