Entwicklung einer Methode zur Integration von Upstream und Downstream Processing am Beispiel der Herstellung monoklonaler Antikörper

Von:

Petra Gronemeyer

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Signifikante Fortschritte in der Herstellung monoklonaler Antikörper führten in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu enormen Verbesserungen der Prozesseffizienz. Durch die Einleitung von Prozessströmen mit deutlich erhöhten Produktkonzentrationen in die bestehenden Anlagen des Downstream Processings werden die Kapazitätsgrenzen erreicht. Diese physikalische Kapazitätsbegrenzung wird zusätzlich durch Änderungen der Konzentration und der Zusammensetzung von Nebenkomponenten als Folge von Optimierungsstudien des Kultivierungsprozesses verstärkt. Durch die neue Eigenschaftsverteilung der Wirtszellproteine verlieren bestehende Trennoperationen deutlich an Effizienz. Um eine Lösung für den kapazitativen Engpass im Downstream Processing zu finden und die Problematik der Nebenkomponenten zu umgehen, sind neue Ansätze in der Prozessentwicklung notwendig. Der in dieser Arbeit entwickelte Ansatz zur methodischen Integration von Upstream und DownstreamProcessing basiert auf der gezielten Einflussnahme auf das Nebenkomponenten-Spektrum. Die technologische Integration beider Prozessbereiche umfasst zusätzlich die Implementierung alternativer Technologien. Es kann gezeigt werden, dass eine Optimierung verschiedener Steuerungsparameter im Upstream Prozess zu einer Reduktion der Nebenkomponenten und einer verbesserten Eigenschaftverteilung der Wirtszellproteine ohne Produktverlust führen kann. Im Downstream Processing konnte eine alternative Aufreinigungssstrategie entwickelt werden, basierend auf einer wässrigen Zweiphasen-Extraktion als Zellernteschritt, gefolgt von einer zweistufigen Präzipitation der Wirtszellproteine und des Immunglobulin G. Dieser Prozess wurde erfolgreich implementiert, validiert und zur Evaluierung verschiedener Nebenkomponentenspektren eingesetzt.