השווק הראשון בעולם לבשר מתורבת B2B: קרא את ההודעה

הגדלת היקף מדיה ללא סרום: גורמי עלות מרכזיים

Serum-Free Media Scale-Up: Key Cost Factors

David Bell |

הגדלת מדיה ללא סרום היא יקרה, אך אסטרטגיות חכמות יכולות להפחית עלויות באופן משמעותי. ההוצאה העיקרית נובעת מגורמי גדילה כמו FGF-2 ו-TGF-β, אשר שולטים בעלויות המדיה. לדוגמה, בנוסחאות כמו Essential 8, אלו מהווים 98% מהמחיר הכולל. בקנה מידה תעשייתי, אפילו כמויות קטנות של חלבונים אלו יכולות לעלות אלפי פאונד לכל אצווה.

נקודות מפתח כוללות:

  • גורמי גדילה מניעים עלויות: חלבונים אלו הם רכיבי המדיה היקרים ביותר.
  • רכישה בכמויות גדולות עוזרת: רכישה בכמויות גדולות ושימוש במדיה באבקה יכולים להוריד עלויות עד 77%.
  • רכיבים בדרגת מזון לעומת דרגת תרופות: רכיבים בדרגת מזון זולים יותר אך מסכנים בזיהום.
  • שינויים בתהליך חוסכים כסף: מיחזור מדיה ואופטימיזציה של נוסחאות מפחיתים בזבוז והוצאות.

פלטפורמות כמו Cellbase מחברות בין יצרנים לספקים, ומאפשרות עסקאות בכמויות גדולות והבטחת איכות. על ידי שילוב של אסטרטגיות אלו, עלויות המדיה ללא סרום יכולות לרדת עד ל-£36–£59 לליטר, מה שהופך את ייצור הבשר המתורבת ליותר ישים.

ד"ר פיטר סטוגיוס: גורמי גדילה בעלות נמוכה למדיה ללא סרום

גורמי עלות עיקריים במדיה ללא סרום

מדיה ללא סרום יכולה להוות יותר ממחצית מהעלויות התפעוליות המשתנות בייצור בשר מתורבת, מה שהופך אותה לאתגר מרכזי בהגדלת הפעילות [1]. עם זאת, לא כל הרכיבים תורמים באופן שווה לעלויות אלו. זיהוי המרכיבים היקרים ביותר הוא קריטי למעבר מייצור במעבדה לייצור מסחרי.

מרבית העלות נובעת מגורמי גדילה וחלבונים רקומביננטיים.מולקולות פעילות ביולוגית אלו, כמו FGF-2, TGF-β, אינסולין, אלבומין וטרנספרין, נדרשות בכמויות קטנות אך מגיעות עם תגי מחיר גבוהים. מצד שני, רכיבי מדיה בסיסיים - כמו מלחים, חומצות אמינו, ויטמינים ובופרים - הם יחסית זולים. בעוד שהדרגה של המרכיבים (פרמצבטית לעומת דרגת מזון) גם משפיעה על העלויות, חלבונים רקומביננטיים נשארים החלק היקר ביותר במשוואה.

גורמי גדילה וחלבונים רקומביננטיים

לפי מכון המזון הטוב, מדיה לגידול ללא סרום עולה כ-£317 לליטר (כ-400$ לליטר), כאשר תהליכים טיפוסיים דורשים מדיה בשווי של אלפי פאונדים לכל ריצת ייצור [2].

מבט על פורמולציות ספציפיות מדגיש את חלוקת העלויות. לדוגמה, ב-Essential 8, FGF-2 ו-TGF-β מהווים כ-98% מהעלות הכוללת [1].ב-Beefy-9, אלבומין, FGF-2 ואינסולין מהווים כ-60% [1][3].

קחו את הנוסחה של Beefy-9 כדוגמה: בריכוז בסיסי של 40 ng/mL של FGF-2, עלות המדיום היא £172 לליטר (כ- $217 לליטר). הפחתת ריכוז ה-FGF-2 ל-5 ng/mL מורידה את העלות ל-£150 לליטר (כ- $189 לליטר). רכישה בכמויות גדולות ומעבר למדיום אבקתי יכולים להוריד את העלויות עוד יותר. לדוגמה, כאשר קונים בכמויות גדולות ומשתמשים במדיום בסיסי אבקתי, העלות יורדת ל-£59 לליטר (כ- $74 לליטר) עבור ריכוזים גבוהים של FGF-2, או £36 לליטר (כ- $46 לליטר) עבור ריכוזים נמוכים יותר [3].

מדיום מסחרי ללא סרום לתאי לוויין נע בדרך כלל בין £159 ל-£397 לליטר (כ- $200–500 לליטר) [3].בהשוואה, מדיה המכילה סרום (BSC-GM) עולה בערך £230 לליטר (כ- $290 לליטר) כאשר נרכשת בכמויות שאינן בכמות גדולה. זה מראה כי פורמולציות ללא סרום יכולות להיות תחרותיות - או אפילו זולות יותר - אם חברות מייעלות את השימוש בגורמי גדילה ומבטיחות הנחות בכמות גדולה מבלי לפגוע בביצועי התאים.

בעוד שגורמי גדילה שולטים בעלויות, דרגת הרכיבים הבסיסיים גם משחקת תפקיד מכריע ביעילות העלות הכוללת.

רכיבים בדרגת מזון לעומת רכיבים בדרגה פרמצבטית

מעבר לגורמי גדילה, דרגת האיכות של הרכיבים הבסיסיים משפיעה באופן משמעותי על העלויות. רכיבים בדרגה פרמצבטית מיוצרים כדי לעמוד בסטנדרטים מחמירים של טוהר, עוברים בדיקות אנדוטוקסין קפדניות ומגיעים עם תעודות מפורטות, כל אלו מעלים את מחירם. רכיבים בדרגת מזון, לעומת זאת, זולים בהרבה אך מגיעים עם הסיכון לאיכות לא עקבית.

מחקר של ספכט מדגיש את ההבדל בעלויות: רכיבי בסיס בדרגת מזון זולים בכ-82% לעומת מקביליהם בדרגת תרופות בקנה מידה של 1 ק"ג [1]. החלפת רכיבים בדרגת תרופות באלטרנטיבות בתפזורת בדרגת מזון יכולה להפחית את עלויות המדיה הבסיסית בכ-77% [1]. עבור ייצור בקנה מידה גדול, שבו משתמשים באלפי ליטרים של מדיה, זה יכול להוביל לחיסכון משמעותי - בתנאי שחומרי המזון עומדים בסטנדרטים הנדרשים של ביצועים ובטיחות.

עם זאת, אין להתעלם מהסיכונים בשימוש ברכיבים בדרגת מזון. לדוגמה, מחקר שבדק עשרה תוספי מזון מסחריים המכילים כונדרויטין סולפט וגלוקוזאמין מצא שאף אחד מהם לא הכיל את הריכוזים המוצהרים במדויק. כל הדגימות הראו זיהום בסולפט קראטן, ורובם היו ציטוטוקסיים במבחני תאים [1].זה מדגיש את האתגרים הפוטנציאליים של שרשראות אספקה בדרגת מזון, כולל שונות בין אצוות, מזהמים בלתי צפויים והיעדר בדיקות שגרתיות של אנדוטוקסינים, שיכולים להשפיע על ביצועי התאים או אפילו להעלות חששות בטיחותיים.

סוג רכיב הפחתת עלות ממוצעת טוהר &ותקנים סיכונים &ואתגרים
דרגת תרופות בסיסי (עלות גבוהה יותר) טוהר גבוה, נבדק לאנדוטוקסינים, מוסמך שונות נמוכה יותר אך מגיעה במחיר גבוה יותר
דרגת מזון 82% זול יותר בקנה מידה של 1 ק"ג; הפחתה של 77% בעלות מדיה בסיסית טוהר נמוך; אין בדיקות שגרתיות לאנדוטוקסינים שונות בין אצוות, מזהמים פוטנציאליים (e.g.keratan sulphate cytotoxicity)

עבור חברות בתחום הבשר המתורבת, ההחלטה בין רכיבים בדרגת תרופות לבין רכיבים בדרגת מזון כוללת איזון בין חיסכון בעלויות לבין הבטחת איכות. רבות מהן בוחרות באסטרטגיה היברידית - שימוש ברכיבי בסיס בדרגת מזון כאשר אפשרי, אך שמירה על חלבונים רקומביננטיים בדרגת תרופות. במקרים כאלה, אמצעי בקרת איכות חזקים, כגון בדיקות הרכב וניתוח מזהמים, הם חיוניים. פלטפורמות כמו Cellbase יכולות לסייע על ידי קישור יצרנים עם ספקים מאומתים, המאפשרים השוואות מחירים שקופות וגישה לתיעוד איכות לאורך שרשרת האספקה.

שיטות להפחתת עלויות מדיה בקנה מידה

הפחתת עלויות המדיה ללא סרום יכולה להתבצע באמצעות טכניקות מיחזור חכמות ואסטרטגיות רכישה בכמויות גדולות, המסייעות להורדת הוצאות באופן משמעותי.

מיחזור מדיה והפחתת פסולת

מיחזור מדיה כולל שחזור רכיבים יקרי ערך ממדיה משומשת. טכניקות כמו אולטרפילטרציה יכולות לחלץ גורמי גדילה, חומצות אמינו ומולקולות יקרות אחרות, ולהפוך אותן לשימוש חוזר. שיטה זו יכולה להוביל להפחתת עלויות של 20–30% בהתקנות ביוריאקטור בקנה מידה גדול [1].

עם זאת, למדיה ממוחזרת יש אתגרים. היא יכולה לצבור תוצרי לוואי, לחוות שינויים ב-pH או לסבול מדלדול חומרים מזינים. כדי להבטיח שהיא פועלת ביעילות כמו מדיה טרייה, בדיקות קפדניות הן חיוניות. כאשר זה נעשה נכון, חברות יכולות להפחית פסולת עד 50% מבלי להשפיע על חיות התאים [1][3]. בנוסף, כלים כמו חיישני חומרים מזינים בזמן אמת, סינון זרימה משיק ואסטרטגיות האכלה אופטימליות יכולים להפחית פסולת ב-20–40% נוספים [1][5].

רכישה בכמויות גדולות ורשתות ספקים

רכישה בכמויות גדולות היא דרך מוכחת נוספת להפחתת עלויות מדיה, ומשלימה מאמצי מיחזור.

רכישה בכמויות גדולות יכולה להוריד משמעותית את העלות לליטר [3]. גישה זו מנצלת יתרונות לגודל, ומפחיתה את המחירים ליחידה ככל שגודל ההזמנה גדל. עם זאת, הצלחה ברכישה בכמויות גדולות תלויה בקשרים חזקים עם ספקים כדי להבטיח שהאיכות לא תיפגע.

רשתות ספקים אמינות משחקות תפקיד מפתח כאן. הן מספקות גישה לאפשרויות בכמויות גדולות ולתמחור תחרותי המותאם לייצור בשר מתורבת. לדוגמה, Cellbase משמשת כשוק B2B מתמחה, המחבר בין יצרנים לספקים מהימנים של רכיבי מדיה לגידול.עם תמחור שקוף ומומחיות ממוקדת בתעשייה, Cellbase מסייע לצוותי רכש להשוות אפשרויות, להבטיח עסקאות בכמויות גדולות ולנהל סיכונים כמו שונות באצווה וזיהום, שהם נפוצים עם חלופות בדרגת מזון.

שיפורי תהליך ושיפור נוסחאות

כיוונון עדין של הדרך שבה נוסחאות המדיה יכול להוביל לחיסכון משמעותי בעלויות. הסוד טמון בבדיקת נוסחאות ושיפורן באופן שיטתי תוך הבטחת ביצועי תאים חזקים, במקום להחליף מרכיבים באופן אקראי ולקוות לטוב ביותר. שיטה זו סוללת באופן טבעי את הדרך לאופטימיזציה של פרוטוקולים שמשיגים גם יעילות עלות וגם צמיחת תאים אמינה.

החלק הקשה הוא למצוא את האיזון הנכון בין חיתוך עלויות ושמירה על תוצאות ביולוגיות. התאמת ריכוזים יכולה לחסוך כסף לליטר, אך חשוב לשקול את החיסכון הזה מול יעילות התפוקה של התאים.לדוגמה, הפחתת עלויות המדיה על ידי הפחתת ריכוזי רכיבים עשויה להעלות את העלות לתפוקת תא אם גדילת התאים נפגעת. תמיד שמרו על העלות לתפוקת תא במוקד כאשר מבצעים התאמות.

לא פחות חשוב הוא שיפור אופן עיבוד המדיה. לדוגמה, מעבר מסטריליזציה בחום לסינון סטרילי עבור גורמי גדילה רגישים לחום ממזער את הפירוק והבזבוז. צעדים נוספים, כמו המסת מלחים ובופרים תחילה לפני הוספת ויטמינים וגורמי גדילה בטמפרטורות נמוכות יותר עם ערבוב עדין יותר, יכולים להפחית עוד יותר את הבזבוז. הפרדת הייצור לשני שלבים - יצירת מדיה בסיסית בכמות גדולה תחילה והוספת תוספים מרוכזים ממש לפני השימוש - גם מסייעת במניעת הפסדים כאשר אצוות נפגעות [1][3]. התאמות אלו מניחות את היסודות לאופטימיזציה שיטתית של המדיה באמצעות תכנון ניסויים (DoE).

תכנון ניסויים (DoE) לאופטימיזציה של מדיה

תכנון ניסויים (DoE) מספק דרך מובנית לשיפור פורמולציות ללא הסתמכות על שיטות של ניסוי וטעייה אינסופיים. במקום להתאים מרכיב אחד בכל פעם, DoE מאפשר לבדוק מספר גורמים - כמו חומצות אמינו, גלוקוז, FGF‑2, אינסולין וריכוזי אלבומין - בו זמנית. גישה זו חושפת כיצד רכיבים אלו מתקשרים ומשפיעים על קצב הצמיחה, החיות וההתמיינות [1][4].

התהליך מתחיל לעיתים קרובות בעיצוב סינון, כמו עיצוב פרקציונלי או Plackett–Burman, כדי לזהות את הרכיבים שבאמת משפיעים על הביצועים. לאחר זיהוי הגורמים המרכזיים הללו, מתודולוגיית משטח תגובה יכולה לחקור אינטראקציות מורכבות יותר. זה עוזר לזהות פורמולציות ששומרות על ביצועי תאים תוך הפחתת השימוש במרכיבים יקרים.לדוגמה, שילוב של הפחתות ריכוז עם רכישה בכמויות גדולות הוריד את העלות לליטר ל-£46–74/L - הפחתה של כ-75% בהשוואה למדיה המכילה סרום [3]. על ידי שילוב DoE עם אסטרטגיות קודמות כמו הפחתת פסולת ורכישה בכמויות גדולות, ניתן לנהל את עלויות המדיה הכוללות בצורה יעילה.

כאשר משתמשים בקלטים בדרגת מזון, אשר לעיתים קרובות משתנים בין אצוות, DoE הופך להיות בעל ערך רב יותר. הוא עוזר לקבוע טווחים מקובלים עבור רכיבים משתנים מבלי לפגוע באיכות. עבור צוותים בבריטניה, פלטפורמות כמו Cellbase מייעלות את התהליך על ידי חיבור מומחי רכש עם ספקים של גורמי גדילה, אבקות מדיה בסיסיות וחיישנים. פלטפורמות אלו מספקות תמחור שקוף ומפרטים טכניים המותאמים במיוחד לייצור בשר מתורבת, מה שהופך את האופטימיזציה המונעת על ידי DoE לנגישה ויעילה יותר.

דוגמאות לפירוט עלויות: פורמולציות מדיה ללא סרום

Serum-Free Media Cost Breakdown: Essential 8 vs Beefy-9 Formulations

פירוט עלויות מדיה ללא סרום: פורמולציות Essential 8 לעומת Beefy-9

השוואת עלויות: Essential 8 לעומת Beefy-9 מדיה

Essential 8

בואו נצלול לדינמיקת העלויות של פורמולציות מדיה ללא סרום, תוך התמקדות בשני דוגמאות: Essential 8 (E8) ו-Beefy-9. דוגמאות אלו מאירות כיצד עלויות גורמי גדילה ואסטרטגיות רכש משפיעות על ההוצאה הכוללת של מדיה המשמשת בייצור בשר מתורבת.

Essential 8, המשמשת בדרך כלל לתאי גזע פלוריפוטנטיים, מדגישה את הדומיננטיות של גורמי גדילה ספציפיים במבנה העלויות שלה. כמעט 98% מעלות לליטר נובעת מ-FGF-2 ו-TGF-β [1]. זה הופך אותה למקרה מבחן מצוין להבנת יעילות עלות ביחס לתפוקת תאים.

מצד שני, Beefy-9, מדיה ללא סרום המיועדת לתאי לוויין בקריים, מציגה פירוט עלויות שונה. כאן, אלבומין רקומביננטי, FGF-2 ואינסולין מהווים יחד כ-60% מהעלות הכוללת [1][3]. יש לציין כי הפחתת ריכוז ה-FGF-2 יכולה להפחית משמעותית את ההוצאה הכוללת. לדוגמה, כאשר צוותים בוחרים ברכישה בכמויות גדולות ובמדיה בסיסית באבקה, עלות Beefy-9 יורדת לכ-£59 לליטר עם רמות FGF-2 גבוהות, או נמוכה עד £37 לליטר כאשר רמות ה-FGF-2 מופחתות. זה מייצג הפחתה מרשימה של 75% בהשוואה למדיה המכילה סרום בקני מידה דומים [3].

html

הטבלה למטה מסכמת כיצד עלויות לליטר משתנות בתרחישי רכישה וניסוח שונים:

תרחיש Essential 8 (£/L) Beefy‑9 (£/L) הערות מפתח
סטנדרטי (קטלוג) ~320 173 FGF‑2/TGF‑β שולטים ב-E8 (98%); אלבומין/FGF‑2/אינסולין מהווים 60% מ-Beefy‑9 [1][3]
FGF‑2 מופחת N/A 151 5 ng/mL FGF‑2 ב-Beefy‑9 [3]
בתפזורת/אבקה ירידה משמעותית 37–59 75–77% חיסכון עם חלופות בכמות גדולה ובדרגת מזון [1][3]

בעוד שהחיסכון הזה מפתה, חשוב לשקול את הפשרות.עלות הנמוכה יותר לליטר של Beefy-9 לא בהכרח מתורגמת לעלויות ייצור כוללות נמוכות יותר. הצמיחה האיטית יותר של התאים עשויה להוביל להוצאות גבוהות יותר לקילוגרם של ביומסה [3]. זהו גורם מכריע בייצור בשר מתורבת, שבו המטרה הסופית היא לייעל את העלות לקילוגרם של ביומסה ולא רק להתמקד במחיר המדיה.

עבור צוותים בבריטניה שמחפשים רכיבים בקנה מידה גדול, פלטפורמות כמו Cellbase מפשטות את התהליך על ידי חיבור משתמשים עם ספקים מאומתים לחלבונים רקומביננטיים, אבקות מדיה בסיסיות ואלטרנטיבות בדרגת מזון. פלטפורמות אלו מספקות גם תמחור שקוף המותאם לצרכים הספציפיים של ייצור בשר מתורבת, מה שמקל על ניהול העלויות בצורה יעילה.

סיכום: ניהול עלויות להגדלת מדיה ללא סרום

ניהול עלויות בצורה יעילה הוא אבן יסוד בהגדלת מדיה ללא סרום לייצור בשר מתורבת.כמעט מחצית מהעלויות התפעוליות המשתנות בתהליך זה נובעות מגורמי גדילה וחלבונים רקומביננטיים יקרים [1]. גורמי גדילה, במיוחד, שולטים בפירוק העלויות, מה שהופך את האופטימיזציה שלהם למוקד מרכזי [1][2]. אסטרטגיות כמו זיקוק פורמולציות, רכישה בכמויות גדולות ופישוט תהליכים הם צעדים קריטיים להשגת שוויון עלויות עם בשר מסורתי.

גישה משפיעה אחת כוללת החלפת רכיבים בדרגת תרופות באלטרנטיבות בדרגת מזון, מה שיכול להפחית את העלויות הבסיסיות בעד 77% [1]. רכישה בכמויות גדולות מפחיתה עוד יותר את העלויות על ידי הורדת ההוצאות לליטר. חיסכון נוסף מגיע מטכניקות כמו מיחזור מדיה, הפחתת פסולת ושיטות פורמולציה משופרות, אשר יחד ממזערות את עלויות החומרים והעבודה [1]. שימוש ב-Design of Experiments (DoE) הוא כלי יעיל נוסף, המאפשר לצוותים לזהות את הריכוזים הנמוכים ביותר של רכיבים יקרים. זה מפחית את התלות בגורמי גידול יקרים תוך שמירה על ביצועי התאים [1].

פלטפורמות כמו Cellbase מפשטות את תהליך הרכש על ידי חיבור קונים עם ספקים מאומתים של רכיבי מדיה לגידול. עם תמחור שקוף המותאם לייצור בשר מתורבת, Cellbase מאפשרת רכישה בכמויות גדולות ואימוץ חומרים בדרגת מזון בצורה יותר ישימה בקנה מידה, תומכת בהחלטות חכמות יותר ככל שהייצור גדל.

שאלות נפוצות

מהם הדרכים הטובות ביותר לאזן בין עלות ואיכות בשימוש ברכיבים בדרגת מזון במדיה ללא סרום?

כדי לנהל עלויות מבלי לפגוע באיכות, חברות צריכות להתמקד בשימוש ברכיבים בדרגת מזון שעומדים בסטנדרטים מחמירים של בטיחות ואיכות.שיפור הנוסחאות כדי להפחית בזבוז ולשפר את יעילות הייצור יכול גם לעזור להפחית הוצאות תוך שמירה על ביצועי המוצר.

עבודה עם ספקים אמינים ומאומתים היא המפתח להבטחת איכות עקבית. פלטפורמות כמו Cellbase יכולות לפשט את התהליך על ידי חיבור עסקים עם ספקים מאומתים מראש ופתרונות ניתנים להרחבה המיועדים במיוחד לתעשיית הבשר המתורבת. אסטרטגיה זו מאפשרת לחברות לשמור על עלויות תחת שליטה תוך שמירה על שלמות המוצרים שלהן.

מהם הסיכונים והיתרונות של מיחזור מדיה ללא סרום במהלך ייצור בקנה מידה גדול?

מיחזור מדיה ללא סרום בייצור בקנה מידה גדול מציע גם יתרונות וגם אתגרים. מצד החיובי, זה יכול להפחית עלויות על ידי הפחתת הצורך במדיה טרייה ולעזור למזער בזבוז, תוך התאמה למאמצים ליצור מערכות ברות קיימא יותר. היתרונות הללו הופכים אותו לבחירה אטרקטיבית לייצור בשר מתורבת.

עם זאת, ישנם מכשולים שיש להתמודד איתם. מיחזור יכול להכניס סיכונים כמו זיהום או הצטברות של תוצרי לוואי מטבוליים, שיכולים להשפיע לרעה על צמיחת התאים ועל איכות המוצר הכוללת. בנוסף, שימוש חוזר במדיה עלול להוביל לדלדול של חומרים מזינים חיוניים, מה שמפחית את היעילות שלה לאורך זמן. כדי למצות את הפוטנציאל שלה תוך הימנעות ממכשולים אלו, יישום בקרות תהליך חזקות ומערכות ניטור אמינות הוא קריטי.

כיצד השימוש בתכנון ניסויים (DoE) מסייע בהפחתת עלויות בפיתוח מדיה ללא סרום?

תכנון ניסויים (DoE) מציע דרך חכמה להפחתת עלויות בפיתוח מדיה ללא סרום על ידי זיהוי הגורמים המשפיעים ביותר על הביצועים.במקום להסתמך על תהליכי ניסוי וטעייה ממושכים, חוקרים יכולים להשתמש בשיטה זו כדי לחדד פורמולציות בדיוק ויעילות רבה יותר.

על ידי פישוט התאמות והפחתת משאבים מבוזבזים, DoE לא רק חוסך בעלויות חומרים אלא גם מאיץ את לוחות הזמנים לפיתוח. זה הופך אותו לגישה יקרת ערך להגדלת ייצור מדיה ללא סרום במגזר הבשר המתורבת.

פוסטים קשורים בבלוג

Author David Bell

About the Author

David Bell is the founder of Cultigen Group (parent of Cellbase) and contributing author on all the latest news. With over 25 years in business, founding & exiting several technology startups, he started Cultigen Group in anticipation of the coming regulatory approvals needed for this industry to blossom.

David has been a vegan since 2012 and so finds the space fascinating and fitting to be involved in... "It's exciting to envisage a future in which anyone can eat meat, whilst maintaining the morals around animal cruelty which first shifted my focus all those years ago"