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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-23032023-071933
Documento
Autor
Nome completo
Adamo Eduardo da Silva Ferreira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Azzoni, Adriano Rodrigues (Presidente)
Ferreira, Rafael da Gama
Pessoa Junior, Adalberto
Título em inglês
Simulation and techno-economic analysis of production processes of novel generation L-Asparaginases using recombinant Escherichia coli and Pichia pastoris.
Palavras-chave em inglês
Bioprocess simulation
Escherichia coli
L-Asparaginase
Pichia pastoris
Techno-economic analysis
Resumo em inglês
L-Asparaginase (L-asparagine amino hydrolase, E.C.3.5.1.1) is an important enzyme that presents antitumor properties being clinically used in the treatment of Acute Lymphoblastic Leukemia. The distinct microbial formulations available on the market differ in pharmacokinetics, technology, dosage, treatment protocol, and market value. Despite being a biopharmaceutical widely used as a first or second line of treatment, its production is restricted to a few laboratories around the world. Besides, techno-economic analyzes of the L-Asparaginase production process are scarce in the literature. The main objective of this work is to carry out a complete techno-economic analysis of the production of novel L-Asparaginases featuring two distinct technologies: PEGylation and glycosylation, produced by recombinant Escherichia coli and Pichia pastoris, respectively. Through laboratory studies described in the literature, the scale-up and simulation of different scenarios were carried out using SuperPro Designer software aiming at the production of 1 kg of enzyme/year. For the production of PEG-Asparaginase by Escherichia coli, the best scenario presented a unit production cost of 7.57 USD/mg, and the following economic indexes: Return on Investment of 26.8%; Internal Rate of Return of 19.9%; Net Present Value of 16.06 million USD; and Payback Time of 3.7 years. Regarding the production of glycosylated Crisantaspase by Pichia pastoris, the unit cost of production was estimated at 3.42 USD/mg, with the following economic indexes: Return on Investment of 44.2%; Internal Rate of Return of 33.5%; Net Present Value of 34.75 million USD; and Payback Time of 2.3 years. Currently, the values of the possible alternatives for the treatment of Acute Lymphoid Leukemia available on the market, which feature similar technology, vary between 15.66 USD/mg (Spectrila) and 36.70 USD/mg (Oncaspar). The attractive economic parameters corroborate with the potential for the development of improved and competitive biopharmaceuticals, capable not only of supplying the annual Brazilian demand but also of driving technological and industrial development.
Título em português
Simulação e avaliação técnico-econômica de processos de produção de L-Asparaginases de nova geração utilizando Escherichia coli e Pichia pastoris recombinantes.
Palavras-chave em português
Análise técnico-econômica
Bioprocessos
Escherichia coli
L-Asparaginase
Pichia pastoris
Processos (Simulação)
Resumo em português
L-Asparaginase (L-asparagina amino hidrolase, E.C.3.5.1.1) é uma importante enzima com propriedades antitumorais utilizada no tratamento da Leucemia Linfoide Aguda. As formulações microbianas disponíveis no mercado diferem em farmacocinética, tecnologia, dosagem, protocolo de tratamento, e valor de mercado. Apesar de ser um biofármaco amplamente utilizado como primeira ou segunda linha de tratamento, sua produção é restrita a poucos laboratórios ao redor do mundo. Além disso, análises técnico-econômicas de processos de produção de L-Asparaginase são escassos na literatura. Dentro desse contexto, o principal objetivo deste trabalho é apresentar uma completa análise técnico-econômica para a produção de novas L-Asparaginases com duas tecnologias distintas: PEGuilação e glicosilação, produzidas respectivamente por Escherichia coli e Pichia pastoris recombinantes. Através de ensaios laboratoriais descritos na literatura, foi realizado o escalonamento e simulação de diferentes cenários através da utilização do software SuperPro Designer visando a produção de 1 kg de enzima/ano. Para a produção de PEG-Asparaginase por Escherichia coli, o melhor cenário apresentou um custo unitário de produção de 7,57 dólares americanos/mg, e os seguintes índices econômicos: Return on Investment de 26,8%; Internal Rate of Return de 19,9%; Net Present Value de 16,06 milhões de dólares americanos; e Payback Time de 3,7 anos. Com relação a produção de Crisantaspase glicosilada por Pichia pastoris, o custo unitário de produção foi estimado em 3,42 dólares americanos/mg, com os seguintes índices econômicos: Return on Investment de 44,2%; Internal Rate of Return de 33,5%; Net Present Value de 34,75 milhões de dólares americanos; e Payback Time de 2,3 anos. Até o presente momento, os valores das possíveis alternativas para tratamento da Leucemia Linfoide Aguda disponíveis no mercado as quais apresentam tecnologia similar, variam entre 15,66 dólares americanos/mg (Spectrila) e 36,70 dólares americanos/mg (Oncaspar). Os bons parâmetros econômicos corroboram para o potencial desenvolvimento de biofármacos melhorados e competitivos, capazes não apenas de suprir a demanda anual brasileira, mas também de impulsionar o desenvolvimento tecnológico e industrial.
 
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Data de Publicação
2023-03-27
 
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