Procesamiento ascendente

El procesamiento aguas arriba representa una fase crítica en la biomanufactura, en la que se cultivan sistemas biológicos como microorganismos, células de mamíferos o células de insectos para producir proteínas terapéuticas, vacunas, enzimas u otros productos de origen biológico. Esta fase abarca todos los pasos, desde la selección y manipulación genética del organismo productor hasta el cultivo de células en biorreactores bajo condiciones ambientales estrictamente controladas.

Selección de hospedadores y optimización genética
El proceso comienza con la selección de un organismo huésped adecuado. Esto podría ser una cepa de origen natural, una línea celular o un organismo modificado genéticamente diseñado para expresar el producto deseado con alto rendimiento y estabilidad. Los hospedadores comunes incluyen Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, células de ovario de hámster chino (CHO) y Pichia pastoris. La tecnología de ADN recombinante se emplea frecuentemente para introducir genes específicos en el genoma del huésped, a menudo bajo el control de promotores inducibles para una expresión regulada.

Desarrollo de medios y expansión de la cultura de semillas
Tras la selección del hospedador, el medio de crecimiento se adapta para satisfacer las necesidades nutricionales de las células. Se incorporan proporciones optimizadas de fuentes de carbono (por ejemplo, glucosa), fuentes de nitrógeno (por ejemplo, sales de amonio), vitaminas y oligoelementos. La esterilidad y el control de la contaminación son fundamentales en cada etapa para garantizar una cultura pura y productiva. El proceso comienza a escala de laboratorio utilizando cultivos de semillas en frascos agitados o pequeños biorreactores y se va escalando progresivamente a través de una serie de biorreactores de semillas para desarrollar un inoculo robusto para biorreactores a escala de producción.

3. Operación del biorreactor y control de procesos
En biorreactores a gran escala, se monitorizan y controlan rigurosamente parámetros ambientales como el pH, la temperatura, el oxígeno disuelto (DO) y la agitación. Los sistemas automatizados equipados con sensores permiten ajustes en tiempo real para mantener condiciones óptimas de crecimiento. Para sistemas recombinantes, se pueden administrar inductores como isopropil β-D-1-tiogalactopiranósido (IPTG), un inductor sintético del operón lac, o represores para regular la expresión génica en fases específicas de crecimiento. Estas medidas ayudan a lograr una alta densidad celular y una calidad de producto constante. Los modos de bioprocesamiento—por lotes, por lotes o continuos—se seleccionan en función de las características del producto y los objetivos de producción.

Una vez alcanzada la biomasa o concentración deseada del producto, el cultivo se somete a un procesamiento posterior, donde el producto se extrae y purifica para su formulación y uso final.