Technical-economic analysis of a Peruvian RNA vaccine production plant against COVID-19 / Análisis técnico - económico de una planta de producción peruana de vacunas ARN contra el COVID-19.

Objective: To carry out a technical-economic analysis of a plant for the production of RNA vaccines against COVID-19 to cover the local Peruvian demand. Materials and methods: With the use of a specialized software in bioprocesses and local resource costs, it was possible to simulate a whole bioprocess: i) Primary manufacturing (RNA synthesis, purification using tangential filtration, size exclusion chromatography and lipid encapsulation (RNA-LNP), which allowed to produce up to 0.019Kg of RNA-LNP/batch; and ii) Secondary Manufacturing (dispensing and filling of vials). In this way, fixed investment costs (CaPex), operating costs per batch (OpEx) and packaging costs (CE) were calculated. Results: Based on the simulated model, to cover the total demand (32.6 million Peruvian citizens → 100 million doses → ~ 3Kg of synthetic RNA) will require 160 batches produced in a period of 10 months in a single facility. The total investment estimated for the plant is US$791.2 million: CaPex [US $ 91.5 million (68.8% correspond to validation actions and start-up activities)]; OpEx per lot [US $ 4.14 million (97.7% associated with input costs)] which would amount to US$ 662.7 million (160 lots) and one CE: US $ 37 million. The estimated cost per dose was calculated at US$ 7.91. Conclusions: The simulation of bioprocesses gives us an approximation of the technical-economic component to establish investment opportunities in a plant that produces RNA vaccines in Peru, serving as an input for other plants that produce biologics that meet the demands of national public health.

Objetivo: Realizar un análisis técnico-económico de una planta de producción de vacunas ARN contra el COVID-19 para cubrir la demanda local peruana. Materiales y métodos: Con el uso de un software especializado en bioprocesos y costeos de recursos locales se logró simular un proceso de producción compuesto: i) Manufactura primaria (Síntesis de ARN, purificación empleando filtración tangencial, cromatografía de exclusión por tamaño y encapsulamiento lipídico (ARN-LNP); lo cual permitió producir hasta 0.019Kg de ARN­LNP/lote; y ii) Manufactura Segundaria (dispensación y llenado de viales). De esta forma se calcularon costos de inversión fijo (CaPex), costos operativos por lote (OpEx) y costos de envasado (CE). Resultados: En base al modelo simulado, para cubrir la demanda total (32.6 millones de ciudadanos → 100 millones de dosis → ~3Kg de ARN sintético) se requerirán de 160 lotes producidos en un periodo de 10 meses en una sola facilidad. La inversión total estimada para la planta es de US$791.2 millones: CaPex [US$91.5 millones (68.8% corresponden a acciones de validación e inicio de actividades)]; un OpEx por lote [US$4.14 millones (97.7% asociados a gastos de insumos)] lo que ascenderían un monto de US$662.7 millones (160 lotes) y un CE: US$37 millones. El costo estimado por dosis fue calculado en US$7.91. Conclusiones: La simulación de bioprocesos nos brinda una aproximación del componente técnico-económico para establecer oportunidades de inversión en una planta productora de vacunas de ARN en el Perú, sirviendo como insumo para otras plantas productoras de biológicos que cubran las demandas de salud pública nacional.

Biorreactores de un solo uso en la industria biofarmacéutica y su uso en la producción de candidatos vacunales contra SARS- COV-2. Artículo de revisión / Single-use systems bioreactors in the biopharmaceutical industry and its use in SARS-CoV-2 vaccine's candidates production. A review

Los biorreactores de sistemas de un solo uso (SUSs), también conocidos como biorreactores desechables, se han convertido en una parte integral de las instalaciones biotecnológicas de fabricación para bioproductos con un mercado potencial que espera una tasa de crecimiento de casi el 15,5% durante el período pronosticado: 2018 a 2023. Los biorreactores SUSs son más seguros, simples y flexibles al compararlos con sus contrapartes, biorreactores de acero inoxidable, por lo que su uso se está incrementando en la industria biofarmacéutica principalmente en la planificación de vías rápidas de proyectos complejos, incluidos los relacionados con la pandemia de SARS-CoV-2. Así, el uso de SUS se ha convertido en una alternativa eficaz para la producción rápida de candidatos a vacunas. Pero algunas desventajas técnicas y operativas aún obstaculizan su uso en todo el mundo. Esta revisión brinda una visión racional del uso, los tipos, los parámetros operativos y las nuevas aplicaciones de los biorreactores SUSs en la industria biofarmacéutica. Asimismo, también se discuten los parámetros apropiados y las limitaciones de este equipo, enfocándose en su uso para la producción de vacunas contra COVID-19

Single-Use-Systems (SUSs) Bioreactors, also known as disposable bioreactors, have become an integral part of biotechnology manufacturing facilities for bioproducts with a potential market expecting a growth rate of nearly 15.5% over the forecast period: 2018 to 2023. SUSs bioreactors are comparatively safe, simple, and flexible than their stainless-steel bioreactors counterparts thus, their usage is being augmented in the biopharmaceutical industry mainly in planning fast tracks of complex projects, including those related to the SARS-CoV-2 pandemic. Thus, the use of SUSs has become an effective alternative for the rapid production of vaccine candidates. However, some technical and operational disadvantages still hamper their worldwide use. This review gives a rational insight into SUSs bioreactors use, types, operational parameters and new applications in the biopharmaceutical industry. Likewise, the appropriate parameters and limitations of this equipment, focusing on its use for vaccine production against COVID-19 are also discussed

Evaluación de la transferencia de oxígeno en cultivos con lactococcus lactis empleando un sistema de fermentación con aireación externa / Evaluating oxygen transfer in a Lactococcus lactis cultures using an external aeration fermentation system (EAFS)

En fermentaciones aerobias el oxígeno, como aceptor terminal de electrones en el proceso de respiración, comúnmente se constituye en limitante debido entre otros factores al diseño del biorreactor (factores geométricos), a las condiciones de operación de los fermentadores (condiciones ambientales requeridas en el cultivo, potencia transferida al cultivo por el sistema de agitación, propiedades del medio líquido), demanda de oxígeno por parte del microorganismo, sistema de aireación (concentración de oxígeno en el gas, solubilidad del oxígeno). La limitación de oxígeno se refleja en la fermentación con Lactococcus lactis cepa IBUN 34.1, en que presenta una baja disponibilidad de oxígeno desde muy temprano en la fase exponencial del cultivo. Para superar estas limitaciones se diseñó y desarrolló un sistema de suministro de oxígeno de alta tasa de transferencia, consistente en un sistema de fermentación con aireación externa (SFAE), el cual es comparado en este trabajo con el sistema tradicional de fermentador agitado dotado con dos turbinas tipo Rushton y aireación por difusor interno. En este trabajo se evalúa la operación del SFAE, se seleccionan y estudian algunas variables operacionales y su efecto sobre la transferencia de oxígeno gas-líquido. Los resultados indican que las variables que tienen efecto significativo sobre el coeficiente volumétrico global de transferencia de masa kLa son la agitación y el flujo de medio de cultivo que circula por el aireador externo denominado flujo de recirculación. Los valores de kLa obtenidos indican que con el fermentador convencional con aireación interna el mayor valor de kLa alcanzado fue de 40,68 (h-1), en tanto que con el SFAE se alcanzaron valores de 63,18 (h-1).

In aerobic fermentations, oxygen as terminal electron acceptor in respiration process, is commonly a limiting due to factors like its low solubility in aqueous solutions, bioreactors’ geometric factors and operating characteristics, liquid media properties, oxygen concentration in gas supply, microorganisms’ characteristics, environmental culture conditions, power supply by agitation system, etc. Oxygen limitation is present in cultures using the IBUN 34.1 Lactococcus lactis strain where oxygen availability is low some minutes after the exponential phase starts. A high transfer rate oxygen supply system was thus designed to overcome such limitations; it consisted of an external aeration fermentation system (EAFS) which was compared in this work with a conventional agitated tank fermenter equipped with two Rushton turbines and internal diffuser aeration flute mechanism.This paper evaluates the EAFS; some operational variables were selected and studied as well as their effect on oxygen transfer. Our results showed that agitation and culture medium flow through the aerator (called external recirculation flow) were the variables having the main effect on overall volumetric mass transfer coefficient (kLa). The highest kLa value in the conventional bioreactor having internal aeration was 40.68 kLa (h-1), while the EAFS reached 90 (h-1).

Proteins in a DNA world: expression systems for their study / Proteínas en el mundo del DNA: Sistemas de expresión para su estudio

Every day, new proteins are discovered and the need to understand its function arises. Human proteins have a special interest, because to know its role in the cell may lead to the design of a cure for a disease. In order to obtain such information, we need enough protein with a high degree of purity, and in the case of the human proteins, it is almost impossible to achieve this by working on human tissues. For that reason, the use of expression systems is needed. Bacteria, yeast, animals and plants have been genetically modified to produce proteins from different species. Even "cell-free" systems have been developed for that purpose. Here, we briefly review the options with their advantages and drawback, and the purification systems and analysis that can be done to gain understanding on the function and structure of the protein of interest.

Cada día, nuevas proteínas son descubiertas y surge la necesidad de caracterizarlas, siendo las de origen humano las que presentan un mayor interés. Conocer su función nos ayudará a entender padecimientos y diseñar una posible cura. Sin embargo, obtener suficiente cantidad de proteínas humanas en cantidad para llevar a cabo los análisis pertinentes, presenta una gran dificultad. Por tal razón, es necesario el uso de sistemas de expresión de proteínas heterólogas. Bacterias, levaduras, animales y plantas han sido modificados genéticamente para expresar proteínas de otras especies, e incluso sistemas in vitro han sido desarrollados para producir proteínas. En este artículo se revisan brevemente las opciones con sus ventajas y desventajas, así como las estrategias de purificación y los análisis que se pueden llevar a cabo para avanzar en el conocimiento de la función y estructura de la proteína de interés.