ככל שתחום הביו-תרפיה מתפתח ומתקדם, לצד פיתוח של מוצרים חיוניים נוספים - עיבוד ביולוגי הופך לתהליך חשוב מאי פעם. Bio Processing הוא חלק מרכזי בייצור ובהפצה של טיפולים ומוצרים חדשניים, המספקים מגוון אפשרויות - החל בחיסונים וטיפולי תאים וכלה במזון ודלק ביולוגי.
תהליכי ביו פרוססינג מציעים יתרונות רבים, אם כי הם עשויים להיות מאתגרים ואף יקרים. עם זאת, יש מספר טכנולוגיות וטכניקות חדשות שמטרתן לפתור בעיות אלו, ולעזור להפוך את העיבוד הביולוגי ליעיל יותר וזול יותר. הנה סקירה של כמה מיסודות העיבוד הביולוגי לצד מגמות אחרונות, הקשורות במיוחד לתעשיות כגון תרופות ורפואה.
מהו עיבוד ביולוגי?
עיבוד ביולוגי הוא יצירה של מוצרים שימושיים באמצעות שימוש ביצור חי - בדרך כלל תאים או רכיבי תאים, וירוסים או אורגניזם שלם. מוצרים אלו יכולים להיות כל דבר, החל מדלק ביולוגי המופק מאצות, או אנטיביוטיקה שנוצרה מעובש, כגון פניצילין. גם בירה המיוצרת משמרים היא דוגמה נוספת לעיבוד ביולוגי.
בהתחשב במגוון היישומים לעיבוד ביולוגי ומורכבות השלבים המעורבים, תחום זה דורש מיומנות בתחומי מדע רבים, כולל כימיה, ביוכימיה, ביולוגיה, מיקרוביולוגיה והנדסה כימית.
שלבים עיקריים בתהליכי עיבוד ביולוגי
עיבוד ביולוגי כולל שני שלבים עיקריים: עיבוד ביולוגי "במעלה הזרם" (Upstream) ועיבוד ביולוגי "במורד הזרם" (Downstream).
הסוג הראשון כולל את השלבים המוקדמים בתהליך: זיהוי האורגניזם, ייעול התנאים הדרושים לו כדי לגדול, ולאחר מכן גידול ואיסוף האורגניזם הזה. באמצעות ביו-פרמצבטיקה ספציפית, תהליכים במעלה הזרם כוללים בידוד התאים המיועדים לייצור, גידול תאים אלה בקנה מידה הנדרש למוצר הסופי, ולאחר מכן קצירת תאים אלה.
הסוג השני, תהליכים ביולוגיים במורד הזרם, כוללים את שלבי הייצור המאוחרים יותר: טיהור של התאים או האורגניזמים האחרים שנאספו בסוף השלב הראשון, וזאת כדי ליצור מוצר סופי העומד בתקני בטיחות ואיכות מחמירים.
הנדסת תהליכים ביולוגיים היא היבט מרכזי נוסף של עיבוד ביולוגי, הכולל אופטימיזציה של הסביבה או המערכת בה שוהה האורגניזם; זאת כדי להבטיח שהוא יכול ליצור את המוצר הדרוש בהיקף ובאיכות הנדרשים, אך בעלות הנמוכה ביותר האפשרית. מכאן ברור כי מהנדסי ביו-תהליכים הם קריטיים לכל תעשייה המשתמשת במוצרים ביולוגיים או בחומרים ביולוגיים.
אתגרים עיקריים בעיבוד ביולוגי ופתרונות עדכניים
למרות שמגיפת הקורונה מיקדה יותר תשומת לב לתפקיד הביולוגי בפיתוח חיסונים, היא גם הציבה אתגרים לתעשיות הרפואה והתרופות. חברות בתחומים אלה התמודדו עם שיבושים בשרשרת האספקה ומחסור בחומרי מפתח, ונאלצו להתמודד עם אמצעי בטיחות חדשים שהגבילו את מספר האנשים שיכולים לעבוד במתקנים השונים.
עם זאת, גם תוצאות חיוביות יצאו ממשבר הקורונה כגון חברות שחולקות משאבים, בונות מערכות יחסים טובות יותר עם הספקים שלהן, ומאמצות טכנולוגיות חדשות מהר יותר ממה שהיה נהוג לפני המגפה.
באופן כללי, האתגרים הגדולים ביותר בעיבוד ביולוגי, במיוחד כשמדובר בפיתוח וייצור ביותרפיות וחיסונים, הם זמן ועלות. חברות תמיד מחפשות דרכים לקצר את משך הזמן מגילוי תרופה ועד הייצור ומשלוח התרופה. שיפור הפורמולות של תרביות תאים הוא אתגר מרכזי נוסף בייצור של תהליכי טיפול תאי בפרט. תמיכה בטכנולוגיות, מציאת השותף הנכון להבטחת איכות ושימוש בבינה מלאכותית יהיו, ככל הנראה, פתרונות מפתח בנושא זה.
נקודה נוספת בכל הנוגע לטיפול תאי, קשורה לטיפולים מותאמים אישית במחלת הסרטן. תהליכי העבודה המאתגרים הדרושים להפקת טיפולים מסוג זה, מהווים לעיתים מחסום לשימושים רחבים יותר בהם. גישות אלוגניות (הכנת מקבצי-תאים בכמות גבוהה מתורם בריא) לטיפולים אלה עשויות לסייע בהתמודדות עם האתגרים הללו, באמצעות תרביות תאים הממלאות תפקיד עיקרי בשמירה על איכות התא בעת ייצור בקנה מידה גדול.
עוד אתגר קשה ומבזבז-זמן בתעשיית הביופארמה, הוא מציאת תאים באיכות גבוהה שמקורם ברקמה אחת (Cell Lines). אוטומציה של בידוד תאים יחידים באמצעות מיקרופלואידיקה, היא פתרון אחד שיכול לחסוך לחברות הרבה מאוד זמן וכסף. בנוסף למיקרופלואידיקה, אוטומציה בטכנולוגיות עיבוד ביולוגי חד-פעמי, והשימוש הרחב יותר שלהן לאורך כל זרימת העבודה, יהיו כנראה מגמה עתידית בשל הדרישות בתחום הרפואה המותאמת אישית.
מה מצופה לנו בעתיד?
בעוד שיישום מושכל של טכנולוגיות מסוג זה יסייע בוודאות להפוך את העיבוד הביולוגי ליעיל וחסכוני יותר, שותפויות חזקות ורוח שיתופית בין חברות, לקוחותיהן ואחרים בתעשייה - יהיו חשובים באותה מידה; זאת כדי להבטיח שכל מי שתלוי בעיבוד ביולוגי יוכל לנהל את שניהם בהצלחה וביעילות.
Comments