21 de setembro de 2018

Upstream, a base de um bioprocesso otimizado

E então, temos a linhagem celular definida, o quanto de produto que queremos produzir e um mar de dúvidas e alternativas na escolha do melhor caminho para este bioprocesso. A definição de uma condição otimizada tem potencial de viabilizar um processo. Por isso, é tão importante pesquisar e apostar suas fichas na melhoria do seu processo ainda nas etapas produtivas, também conhecidas como upstream. Nest post, vamos citar três atividades que estão envolvidas na otimização de etapas de upstream. Otimização do meio de cultivo: basicamente, os componentes principais utilizados pelo microrganismo está presente no meio de cultura. A proporção otimizada desses componentes é essencial para que o crescimento e produção sejam máximos. Porém, devido aos inúmeros fatores que permeiam um cultivo (concentração dos componentes, fonte de carbono, pH, suplementação com vitaminas), a otimização um a um ficaria inviável. Além disso, alguns fatores podem não ter influência sobre a síntese do produto quando é analisado separadamente, mas apresentar uma influência significativa quando um outro fator está sendo variado ao mesmo tempo. Para isso, existe o Planejamento de Experimentos (ou Design of Experiments, DoE, em inglês). Com essa ferramenta estatística, podemos desenvolver um modelo matemático que nos mostra o tamanho da influência de cada fator e sua interações com os demais, além de predizer as condições ótimas de operação. Cinética celular: até quando devemos seguir? Essa e outras perguntas importantes para um processo otimizado são respondidas pela cinética celular. São esses dados que também nos permite definir quando é o melhor tempo para inocular um biorreator ou quando induzir nossas células a expressar o gene de interesse, no caso de um microrganismos geneticamente modificado. Métodos analítcos: quando um bioprocesso está em desenvolvimento, algo de novo ele trás consigo, seja na composição do meio de cultivo, na linhagem celular ou no produto. Diante disso, é comum não encontrarmos na literatura todas as informações que precisamos para analisar e acompanhar a performance desse processo. Se este é o caso, métodos analíticos específicos devem ser desenvolvidos. Além de extensa avaliação da literatura existente, criatividade e capacidade de unir informações são essenciais para sairmos vitoriosos dessa etapa.

Essas etapas nem sempre se fazem necessárias nessa ordem. Pode ser que o meio já esteja otimizado, mas a quantificação do produto ainda é imprecisa. Outras vezes, o produto já está definido, mas existe espaço para aumentar a produtividade do processo (sempre há)! Cada bioprocesso é único e suas necessidade devem ser analisadas com atenção. A parte boa: existem ferramentas (ex: análises estatísticas) e literatura científica para nos guiarmos.

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