BIOSCALE – Establishment of a Biological Scale-Up Concept for Upscaling of Biotechnological Processes
- Contact:
- Funding:
Carl-Zeiss-Stiftung – Programm CZS Nexus
- Startdate:
01.02.2023
Nachhaltige und innovative biotechnologische Prozesse liefern zentrale Ansätze für die Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen wie Klimawandel, Energiekrise und steigenden Versorgungsansprüchen. Im Zuge der Transformation von einer Erdöl-basierten in eine bio-basierte Wirtschaft (Bioökonomie) stellt die Bioverfahrenstechnik eine Schlüsseltechnologie dar, welche es ermöglicht, biotechnologische Verfahren aus dem Labormaßstab in den industriellen Maßstab zu überführen (Skalierung). Für traditionelle chemische Prozesse wird die Skalierung durch Übertragung wichtiger Prozessparameter auf größere Skalen durchgeführt. Die Bioverfahrenstechnik hat ihren Ursprung in der chemisch-technischen Industrie. Bioprozesse folgen jedoch der komplexen Physiologie der Zellen, welche durch Genregulation und biochemische Interaktionen gekennzeichnet ist. Dennoch bedient man sich bis heute bei der Skalierung von Bioprozessen meistens der Skalierungsstrategien aus der Chemie. Folgende Frage ist bisher unbeantwortet: Wie lassen sich Bioprozesse präzise skalieren? Mein Ziel ist die Entwicklung und Skalierung von Bioprozessen durch ein innovatives biotechnologisches Daten getriebenes Konzept. In Pionierarbeit soll die komplexe Interaktion zwischen den Reaktorbedingungen und der Antwort der Zelle (Genregulation) durch systematische Erfassung von Transkriptom-Daten aus Bioprozessen unter Variierung der Skalierungs-Kriterien erhoben werden. BIOSCALE vereint im Dreiklang Bioverfahrenstechnik – Molekulare Biotechnologie – Data Science und zielt auf die biologisch-getriebene Skalierung von Bioprozessen (BIOSCALE) durch Auswahl geeigneter Skalierungs-Kriterien. Dieser Paradigmenwechsel hat das Potential Bioprozesse zielgerichteter und systematischer zu skalieren, um verkürzte Entwicklungszeiten, höhere Erfolgsquoten und höhere Prozessqualitäten zu erzielen. Das avisierte BIOSCALE Konzept ist universell übertragbar und lässt sich auf weitere biotechnologische Prozesse transferieren.