バイオ プロセス工学の概要

Bioengineering

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Summary

条件は、対象製品を生産する生きている有機体を使用する方法です。 多くの場合、条件は、遺伝子組み換え生物からの蛋白質の製品を生産するバイオリアクターの使用を指します。 このフィールドは伸びて; の大規模な生産を担当癌、自己免疫疾患、HIV/エイズのような複雑な疾患で多くの生活の質の向上に不可欠となっている薬剤です。

このビデオは、対象となるタンパク質生産システムを設計する工学的アプローチをご紹介いたします。 フィールドと同様にいくつかの主要な課題と技術のアプリケーションで著名な手法もと見なされます。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. バイオ エンジニア リング. バイオ プロセス工学の概要. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

バイオ プロセス工学は生物から特定の製品を生産する多くの技術分野を使用するフィールドです。通常、生物は、遺伝子組み換え細胞蛋白質の特定の製品や化学物質を生成する設計されています。セルは、クロマトグラフィーなどの下流プロセスを使用して精製後の製品を生産するために大規模に栽培されています。このビデオが例バイオ プロセスを紹介する、フィールドと同様にいくつかの主要な課題と技術のアプリケーションで顕著な方法の見直し。

製品のタンパク質を生成する細胞を使用して例のバイオ プロセスを見てをみましょう。まず、細菌、真菌、または哺乳類の目的の製品を生産するその能力に応じてできる生物が選択されます。セルは、製品を生産して、不要なサイド ・ プロセスを最小限にする能力を最大化する遺伝子組み換え。変更されたセルは、上流プロセスと呼ばれる大規模に育ちます。上流の一般的な手法は、細胞培養の成長する容器バイオリアクターを使用して懸濁液カルチャです。文化が展開され、細胞密度が大きくなるとボリュームへの移行により。文化は音量に達したら、製品の蛋白質は細胞からの分泌を通じてどこセルは蛋白質、または換散によってスピット、セルがそれを解放する壊れている収穫されます。製品は、細胞の残骸などの汚染物質および他の蛋白質を除去する下流工程で精製します。下流のプロセスで典型的な浄化製品を集中するシリーズの技術の多くの種類を使用します。ろ過は細胞の残骸や大規模な微粒子を除去するための最初によく使用されます。クロマトグラフィーは、分離および興味の蛋白質を集中するために使用別の技術です。精製した最終製品は、凍結乾燥、または凍結乾燥、貯蔵のための蛋白質を安定させるために。典型的なバイオ プロセスは実験室規模で設計されたまず製造業をさらに拡大する前にパイロット規模にスケール アップ。基本的なバイオ プロセスを導入して、今では、フィールドのいくつかの顕著な方法を見てをみましょう。

哺乳類の細胞培養は、組換えタンパク質医薬品の工業生産の使用が最も一般的。中国のハムスターの卵巣のセル、または CHO 細胞、使用される最も一般的なセル型の 1 つ。細菌の細胞とは異なり哺乳類細胞は蛋白質に複雑なポスト翻訳の修正を行うことができます。これらの変更は、構造的または化学的に加えたタンパク質、リボソームで翻訳後です。これは治療上の蛋白質のために必要な複雑な構造の生産に不可欠です。哺乳類の細胞培養は、細胞が細菌細胞より敏感、成長中に注意を必要とします。効果的な通気が必要です。ただし、せん断被害を最小限にする必要があります。よく制御された均質な環境も必要、厳密な pH と温度制御と有毒な製品の迅速な除去です。工業プロセスは、製品の大量生産にスケール アップです。スケール アップは単に比例してボリュームおよびそのため機器のサイズを増やすと同じくらい簡単ではないです。倍率を使用することで、本格的なパイロット ユニット ユニットの質量流量の比であります。スケール ファクターは、幾何学的に同じようなタンク炉のサイズを決定する使用されます。たとえば、ボリューム スケール、スケール ファクター S としてタンク直径 1/3 S と縮小されます。これはより大きいタンク容積と質量と熱の転送制限があるためです。

生物学的製剤の製造には、汚染に敏感である生きている有機体が利用しています。汚染物質の生物は細菌、真菌やウイルスをすることができ、人員、材料、または製造で使用される機器から発生することができます。微生物汚染製品ばらつきを紹介し、製品のタンパク質の分解を引き起こすことができます。多くのバイオ プロセスは、大きく安全で有効なことを確認するための政府機関によって規制されている医薬品を生成する使用されます。薬自体はまず厳密な実験室試験と臨床試験を通過します。薬が承認されると、製造工程は審査と承認も受けます。規制が安全な最終製品を確保するために不可欠なエンジニア リング プロセスを制限で起因します。許容試薬、汚染物質の濃度などのパラメーターには厳格な制限があります。

今では一般的な技術と条件の課題のいくつかを見てきた、いくつかの実世界のアプリケーションを見てをみましょう。アスピリンやアセトアミノフェンのような小分子薬とは異なり多くの複雑な薬物は組換えタンパク質であり、条件で作られています。組換え蛋白質治療は目標とされた療法の何十もの過去 25 年間で急速に増加しています。エイズ、がん、感染症、創傷治癒、栄養障害、脳卒中、および敗血症性ショックは、療法としてのタンパク質医薬品の提供、エリアのほんの一部です。● 受託は、エタノールなどのバイオ燃料にも使用されます。エタノールは、サトウキビやトウモロコシなどの原料から生産されています。プロセスは、続いて加水分解酵素と酵母を用いた発酵原料からセルロースを分離から始まります。このバイオ プロセス、製造規模で大量の代替エネルギーのためのエタノールを生成するために実行されます。

● 受託のゼウスの概要を見てきただけ。今基本的なバイオいくつかの一般的な方法と課題と同様、技術のアプリケーションを理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

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