Fermentazioni riproducibili: un programma dedicato prima dello scale-up

Una fermentazione riuscita è un risultato. Tre fermentazioni che danno lo stesso risultato sono un processo, e solo un processo si scala, si costa e si vende.

La differenza non è retorica. Un singolo batch andato bene dice che quelle prestazioni sono possibili; non dice con quale probabilità si ripetono. Prima dello scale-up la domanda che conta non è quanto ha reso il lotto migliore, ma quanto si discostano fra loro lotti indipendenti: la dispersione, non la media.

La riproducibilità è una misura, non una virtù

Si misura confrontando batch indipendenti: stesso ceppo, stesso terreno, stessa procedura, ma giorni diversi, inoculi diversi, operatori diversi. Da lì si ricava la dispersione delle grandezze che contano — titolo, resa sul substrato, produttività volumetrica, profilo di consumo, durata della fermentazione — espressa come coefficiente di variazione e non come intervallo fra il caso migliore e il peggiore.

Un titolo dichiarato senza dispersione è un numero di marketing: non permette di dimensionare un impianto, di scrivere una specifica o di negoziare una fornitura.

Che cosa fa muovere il numero

Quando la dispersione è alta, le cause si concentrano in pochi punti: preparazione e stato fisiologico dell’inoculo, variabilità del lotto di materia prima, controllo di pH e ossigeno disciolto ai limiti del sistema, criterio e momento dell’induzione o dell’avvio del fed-batch, stabilità del costrutto nelle generazioni quando il ceppo è ricombinante.

Cercarle una per volta è lento e costoso. Un disegno degli esperimenti muove più fattori insieme su un piano e legge anche le interazioni: meno prove, e si scopre quali fattori portano davvero il processo invece di quali si è deciso di provare per primi.

Che cosa consegna il programma

• una serie di batch indipendenti dimensionata sul rischio del progetto, non un numero fisso;
• la dispersione delle grandezze critiche, insieme ai metodi analitici con cui è stata ottenuta;
• i fattori critici individuati sperimentalmente, con l’ampiezza della finestra operativa entro cui il processo resta in specifica;
• le condizioni in forma trasferibile: banca del ceppo, procedura, criteri di accettazione.

Quando conviene farlo

Prima dello scale-up, non dopo il primo lotto deludente a volume. È un pugno di fermentazioni contro il costo di un lotto industriale fuori specifica, ed è la parte del progetto che rende trasferibile tutto il resto: senza una dispersione dichiarata un processo non si appalta a terzi e non si difende davanti a un cliente.

Il programma si innesta sullo sviluppo di ceppo e di processo e prosegue sulla linea pilota fino ai 100 litri. Qui trovate il resto di quello che facciamo in ricerca e sviluppo per la bioindustria.