Wurm, D. J. (2016). Novel Methods to facilitate Escherichia coli bioprocess development [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2016.25204
E166 - Inst. f. Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Techn. Biowissenschaften
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Date (published):
2016
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Number of Pages:
200
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Keywords:
Integrated bioprocess development; Quality by Design; Process analytical technology; E.coli; cell integrity; recombinant protein production; product location; upscale
en
Abstract:
Das Bakterium Escherichia coli ist einer der meist genutzten Organismen für rekombinante Protein Produktion und ungefähr 30% aller im Handel erhältlichen Biopharmazeutika werden in diesem Wirt produziert. Die Entwicklung von effizienten Bioprozessen ist eine äußerst komplexe Herausforderung die sich von der Stammgenerierung, über die Entwicklung von Upstream- und Downstream-Prozess bis hin zur Formulierung des Endprodukts erstreckt. Regulierungsbehörden beharren auf der Wichtigkeit einer konstanten Produktqualität und eines Herstellungsprozesses, der immer die vorgesehene Leistung bringt. Um die gewünschte Produktqualität zu garantieren, müssen zuvor identifizierte kritische Prozessparameter überwacht und kontrolliert werden. Daher ist die Entwicklung neuer Methoden zur Überwachung und Kontrolle von relevanten Parametern in der Entwicklung eines Bioprozesses, als auch während biopharmazeutischer Produktionsprozesse, eine nicht enden wollende Herausforderung. Obwohl die Limitierung von Prozessen heutzutage hauptsächlich im Downstream liegt, ist der Fokus dieser Arbeit auf der Entwicklung von Methode, die die Überwachung und Steuerung von Qualitätsattributen des Produktes und des Prozesses bereits im Upstream-Prozess erlauben und dadurch den nachfolgenden Downstream-Prozess erleichtern können. Die mächtigen und vielseitigen Methoden, die in dieser Arbeit entwickelt wurden, benutzen zuvor generiertes mechanistisches Wissen und modellbasiertes Experimentaldesign, ermöglichen eine verbesserte-integrierte Bioprozess-Entwicklung und können in der Zukunft den Weg für kontinuierliche Bioprozesse ebnen.
de
The bacterium Escherichia coli is one of the most widely used organisms for recombinant protein expression and currently about 30% of all marketed biopharmaceutical are produced in this host. Development of an efficient bioprocess is a very complex task that ranges from generation of a suitable strain, Upstream and Downstream development, to formulation of the final product. Regulatory authorities emphasize the need of delivering a constant product quality and a manufacturing process that consistently delivers the intended performance. To ensure that the product is of desired quality, identified critical process parameters need to be monitored and controlled. Therefore there is a never-ending challenge of developing methods to monitor and control certain parameters in bioprocess development and in biopharmaceutical production processes. Even though nowadays the major bottleneck lies in Downstream processes, the focus of this Thesis was to develop methods that allow monitoring and tuning of product and process quality attributes already in the Upstream process to potentially facilitate the subsequent Downstream process. The powerful and versatile methods developed within this Thesis use generated mechanistic knowledge and model based experimental design, can be used for enhanced integrated bioprocess development and may pave the way for continuous bioprocessing in the future.