Pharmaceutical Technology Brasil Ed. 1-19

Pharmaceutical Technology 28 Edição Brasileira - Vol. 23 / Nº1 uma alternativa aos frascos para o de- senvolvimento e otimização de processos de biotecnologia industrial (Figura 1). Este sistema oferece bom controle de pH, temperatura e oxigênio dissolvido, o que permite que os microrganismos cresçam em altas densidades celulares e produzam excelentes rendimentos, minimizando o gerenciamento do operador. Esse nível de controle garante que as fermentações gerem resultados robustos e reprodutíveis, que podem ser estendidos a fermentadores com volumes de trabalho de milhares de litros. 2 Os recipientes de biorreator Single Use do sistema modular ambr® 250 têm um volume de trabalho de 100 a 250 ml, com bombas automatizadas que fornecem energia de cinco tanques integrados e totalmente contidos. O sistema é modular e pode ser estendido de dois a oito biorrea- tores, cada um deles facilmente conectado e com sensores totalmente integrados, o que proporciona uma solução econômica e flexível. Avaliação do sistema modular ambr® 250 para atividades de desenvolvimento da fermentação Eficácia dos minibiorreatores como uma redução da imitação dos biorreato- res de mesa de cinco litros: Para testar o sistema modular ambr® 250, os cientistas de fermentação da Ingenza realizaram alguns experimentos iniciais de prova de conceito com um processo de fermenta- ção E. coli de alta densidade celular. Eles compararam os perfis de crescimento das fermentações usando os minibiorreatores automáticos de 250 ml com aqueles fa- bricados na escala de cinco litros. Todas as fermentações foram induzidas após, aproximadamente, 24 horas. As leituras de densidade óptica dão uma indicação da densidade celular / níveis de expressão durante a fermentação, e foram usadas para comparar o crescimento em diferentes escalas de fermentação. A Figura 2 (a) mostra perfis de cresci- mento semelhantes neste estágio inicial do desenvolvimento do método. Para medir a expressão da proteína- alvo, as células foram lisadas e os lisados foram realizados em géis de SDS-PAGE. As bandas intensas em géis de SDS-PAGE mostraram a eficácia com que as células de E. coli expressam a proteína-alvo de ~ 40 kDa (Figura 2b), indicando bons níveis de expressão comparáveis entre o sistema modular 250 e o sistema de ambr® de fermentadores reutilizáveis de cinco litros. Uso do ambr® 250 para otimizar fermentações de E. coli de alta densidade celular O sistema modular ambr® 250 tem a capacidade de executar fermentações automatizadas em paralelo, o que o torna uma ferramenta útil para estudos de otimização de processos. A Ingenza usou o sistema para otimizar o acúmulo de biomassa no fermentador antes da indução para a expressão da proteína. Quatro fermentações de E. coli de alta densidade foram realizadas em pares, com a única diferença entre os pares sendo suas densidades ópticas no momento da indução da expressão; as fermentações foram induzidas para leituras de OD600 de 50, 70 ou 80. Os resultados mostram que uma maior expressão proteica pode ser alcançada se a indução for retardada, uma vez que as culturas que foram induzidas em densida- des ópticas mais altas alcançaram maior expressão proteica (Figura 3). Isto deve-se provavelmente ao fato de estas células terem mais tempo para proliferar antes da mudança metabólica para a produção de enzimas. Este experimento demonstra o poder do sistema modular ambr® 250 como uma ferramenta para estudos de otimização da fermentação. Uso do sistema modular ambr® 250 para células de E. coli de alta densidade: A Ingenza trabalha com uma gama de diferentes clientes com diferentes neces- sidades. É importante que o modelo de nível hierárquico forneça uma data exata, mesmo com um processo muito semelhan- te. Os cientistas da Ingenza fizeram um segundo processo de fermentação com E. coli para testar a resistência da tecnologia modular ambr® 250. Esta cultura teve um grau significativo de redução na demanda da primeira safra e alcançou alta densida- de celular. Experiências realizadas em mi- nibiorreatores de 250 ml e fermentadores de cinco litros mostram um desempenho comparável à densidade óptica, ao peso da célula seca e à umidade da célula. Densidades ópticas OD600 superiores a 150 foram alcançadas (Figura 4). Uso do sistema modular ambr® 250 para simular fermentações de P. pastoris com alta demanda de oxigênio. O passo final para demonstrar a utilidade do sis- tema modular ambr 250 foi investigar seu potencial para cultivar um organismo dife- rente de E. coli . A Ingenia escolheu Pichia pastoris ( P. pastoris ) como o organismo a crescer durante esses experimentos. A P. pastoris é uma levedura metilotrófica que é utilizada para a produção de proteínas, uma vez que possui alto índice de cres- cimento e pode crescer de forma simples e econômica. Os perfis de crescimento, Sistema modular ambr® 250 FIGURA 1 Biorreatores e depósitos para o sistema modular ambr® 250