主要成果
BioProcess Toolsの調査によると、バイオリアクターにおける灌流培養プロセスは、従来の回分培養プロセスと比較して、製品1キログラムあたりの二酸化炭素排出量（CO2e）が少ないことが明らかになりました。この優位性は主に、灌流培養が高い体積生産性を持ち、クリーンルームスペースをより効率的に利用できることに起因します。具体的なモデル化されたデータでは、500Lの灌流培養プロセスが2,000Lの回分培養プロセスよりも、製品1キログラムあたり2.45倍少ない炭素排出量で製造できることが示されました。
技術・臨床詳細
- 灌流培養（Perfusion Culture）: バイオリアクター内で細胞を連続的に培養する方法で、新鮮な培地を供給し続け、同時に使用済み培地と代謝老廃物を除去します。これにより、細胞密度を非常に高く維持し、長期にわたる連続的な製品回収が可能です。
- 回分培養（Fed-Batch Culture）: 初期に培地を充填し、培養中に栄養を補給するものの、培養液の除去は行わない培養方法です。細胞密度は上昇しますが、最終的には老廃物の蓄積により培養が終了します。
- 炭素フットプリントの比較:
- 体積生産性: 灌流培養は細胞密度が高く、細胞あたりの生産効率も向上するため、同じ量の製品をより小さなバイオリアクター容量で、より短期間で生産できます。
- クリーンルームスペースの効率性: 灌流培養は、より少ないクリーンルームスペースで高い生産能力を実現できるため、関連するエネルギー消費（HVAC、照明など）が削減されます。
- 廃棄物削減: 連続的な培地交換は行われるものの、全体的なプロセス効率が向上するため、間接的な廃棄物（例：使い捨て部品）も最適化される可能性があります。
- モデル化された結果: 500Lの灌流培養が、2000Lの回分培養と比較して、CO2e/kg製品あたり2.45倍の削減を達成。この数値は、環境負荷低減の観点から灌流培養が持つ大きな利点を示しています。
背景・業界文脈
バイオ医薬品製造業界は、製品の品質とコスト効率だけでなく、環境負荷の低減と持続可能性への貢献も強く求められています。特に、大規模な製造プロセスに伴うエネルギー消費と廃棄物排出は、無視できない環境問題です。従来のバイオ医薬品製造では回分培養が主流でしたが、プロセス強化（Process Intensification）の動きが加速する中で、灌流培養のような連続生産技術が注目されています。これは、製造コストの削減だけでなく、企業のESG（環境・社会・ガバナンス）目標達成にも貢献する可能性があるため、多くの企業が導入を検討しています。
今後の展望
この分析結果は、バイオ医薬品製造における灌流培養の導入をさらに加速させる強力な根拠となります。環境に配慮した製造プロセスへの転換は、単なる企業の社会的責任だけでなく、運用コストの削減やサプライチェーンの最適化にも繋がります。今後、より多くの製薬企業やCDMOが、環境性能と経済性を両立させるために灌流培養技術への投資を増やすと予想されます。このトレンドは、バイオ医薬品の持続可能な未来を築く上で重要な一歩となるでしょう。将来的には、より高効率な灌流システムの開発や、より包括的なライフサイクルアセスメント（LCA）研究が進むことで、その環境優位性がさらに明確になると期待されます。
元記事: https://bioprocesstools.com/blog/fed-batch-vs-perfusion-carbon-footprint/
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