Im Labor werden Proteine mit therapeutischen Anwendungen für den pharmazeutischen Einsatz synthetisiert. Bei vielen rekombinanten Prozessen auf DNA-Basis werden modifizierte Mikroorganismen wie Wirtszellen (Bakterien, Hefen oder Säugetierzellen) zur Herstellung biologischer Produkte unter definierten Bedingungen - wie sie in der Natur nicht vorkommen würden - eingesetzt. Insulin war das erste therapeutische Protein, das in den 1920er Jahren zur Behandlung von Diabetes eingesetzt wurde.

Extrazellulare Produkte

Zentrifuge - Absatzbecken FSC

Je nach den Anforderungen des Proteins ist die Auswahl der Wirtszelle von oberster Bedeutung. Säugetierzellen sind oft die erste Wahl aufgrund ihrer nachträglichen Verschiebungsmodifikationen wie Glykosylation und Sialylation und haben den größten Wirkungsgrad auf das pharmakokinetische Verhalten und die Effizienz. 

Die Zellen werden durch Fermentation kultiviert. Die modifizierte DNA-Kette mit den geänderten Genen und den Code-Substanzen entwickelt sich gleichzeitig. Die gewünschten Zellprodukte können intra- oder extrazellulär hergestellt werden.

Nach der Fermentation werden die Mikroorganismen durch kontinuierlich arbeitende Separatoren extrahiert. Um die Ausbeute zu steigern, werden die Feststoffe gereinigt und durch Zentrifugieren extrahiert. Die Klärphasen der beiden Stufen werden gemischt und in weitere Prozessstufen eingeschleust. Alle Materialströme, die diesen verkapselten Prozess verlassen, müssen bei Temperaturen von mindestens 121 °C sterilisiert werden. Um diesen Prozess so einfach wie möglich zu halten, wird die Biomasse direkt nach der Fermentation im Fermenter durch Wärme oder chemische Methoden gewonnen. In diesem Prozess werden vollständig geschlossene, dampfsterilisierte Zentrifugen eingesetzt; es kann aber auch eine andere Ausrüstung unter sterilen Bedingungen angeschlossen werden.

Intrazelluläre Produkte und Aufnahmekörper

Bei den intrazellulären Prozessen wird unterschieden, ob das gewünschte Produkt in der intrazellulären Flüssigkeit oder in den so genannten Aufnahmekörpern enthalten ist. Im Gegensatz zur extrazellulären Bioherstellung verlässt hier die geklärte Phase den Prozess, und die Biomasse wird weiter verarbeitet.

Die gereinigte und aufkonzentrierte Biomasse wird homogenisiert; dies bedeutet, dass die Zellen aufgebrochen und die intrazelluläre Flüssigkeit und die Aufnahmekörper frei gesetzt werden. Diese werden von den Zellfragmenten abgeschieden, gewaschen und in weiteren Prozessstufen mit Hilfe von Zentrifugen aufkonzentriert. Für intrazelluläre Produkte, die aus Zellflüssigkeit gewonnen werden, extrahiert man die Feststoffe mit kontinuierlich arbeitenden Separatoren.

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