การผลิตโอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์สังเคราะห์ทางชีวภาพ
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของโอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์ (HMO) ผ่านการหมักหรือปฏิกิริยาเอนไซม์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน สิ้นเปลือง และมักจะให้ผลผลิตต่ํา อัลตราโซนิกช่วยเพิ่มการถ่ายโอนมวลระหว่างสารตั้งต้นและโรงงานเซลล์และกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์และการเผาผลาญ ด้วยเหตุนี้ sonication จะเพิ่มความเข้มข้นในการหมักและกระบวนการทางชีวเคมีส่งผลให้การผลิต HMO เร่งขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
โอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์
โอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์ (HMOs) หรือที่เรียกว่าไกลแคนจากนมมนุษย์เป็นโมเลกุลของน้ําตาลซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มโอลิโกแซ็กคาไรด์ ตัวอย่างที่โดดเด่นของ HMO ได้แก่ 2′-ฟูโคซิลแลคโตส (2′-FL), แลคโต-เอ็น-นีโอเตตระโอส (LNnT), 3′-กาแลคโตซิลแลคโตส (3′-GL) และไดฟูโคซิลแลคโตส (DFL)
ในขณะที่น้ํานมแม่ของมนุษย์ประกอบด้วยโครงสร้าง HMO มากกว่า 150 โครงสร้าง ปัจจุบันมีเพียง 2′-fucosyllactose (2′-FL) และ lacto-N-neotetraose (LNnT) เท่านั้นที่ผลิตในระดับเชิงพาณิชย์และใช้เป็นสารเติมแต่งทางโภชนาการในนมผงสําหรับทารก
โอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์ (HMO) เป็นที่รู้จักในด้านโภชนาการของทารก โอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์เป็นสารอาหารชนิดหนึ่ง ซึ่งทําหน้าที่เป็นพรีไบโอติก ยาต้านจุลชีพต่อต้านกาว และสารกระตุ้นภูมิคุ้มกันภายในลําไส้ของทารก และมีส่วนสําคัญต่อการพัฒนาสมอง HMOs พบเฉพาะในน้ํานมแม่ของมนุษย์ นมสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ (เช่น วัว แพะ แกะ อูฐ ฯลฯ) ไม่มีโอลิโกแซ็กคาไรด์ในรูปแบบเฉพาะเหล่านี้
โอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์เป็นส่วนประกอบที่เป็นของแข็งที่มีมากเป็นอันดับสามในน้ํานมมนุษย์ ซึ่งสามารถมีอยู่ในรูปแบบละลายน้ําหรืออิมัลชันหรือแขวนลอยในน้ํา แลคโตสและกรดไขมันเป็นของแข็งที่พบในนมมนุษย์มากที่สุด HMO มีอยู่ในความเข้มข้น 0.35–0.88 ออนซ์ (9.9–24.9 กรัม)/ L เป็นที่ทราบกันดีว่ามีโอลิโกแซ็กคาไรด์ในนมมนุษย์ที่มีโครงสร้างแตกต่างกันประมาณ 200 ชนิด โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่โดดเด่นใน 80% ของผู้หญิงทั้งหมดคือ 2′-fucosyllactose ซึ่งมีอยู่ในน้ํานมแม่ของมนุษย์ที่ความเข้มข้นประมาณ 2.5 กรัม? ลิตร
เนื่องจาก HMO ไม่ถูกย่อย จึงไม่ก่อให้เกิดโภชนาการในแคลอรี่ คาร์โบไฮเดรตที่ย่อยไม่ได้พวกมันทําหน้าที่เป็นพรีไบโอติกและถูกคัดเลือกหมักโดยจุลินทรีย์ในลําไส้ที่พึงประสงค์โดยเฉพาะไบฟิโดแบคทีเรีย
- ส่งเสริมพัฒนาการของทารก
- มีความสําคัญต่อการพัฒนาสมอง
- มีฤทธิ์ต้านการอักเสบและ
- ฤทธิ์ต้านการยึดเกาะในระบบทางเดินอาหารและลําไส้
- เสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกันในผู้ใหญ่

พื้นที่ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก UIP2000hdT เพิ่มการถ่ายโอนมวลและกระตุ้นโรงงานเซลล์เพื่อให้ได้ผลผลิตที่สูงขึ้นของโมเลกุลทางชีวภาพที่สังเคราะห์ทางชีวภาพ เช่น HMO
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของโอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์
โรงงานเซลล์และระบบเอนไซม์? เคมีเอนไซม์เป็นเทคโนโลยีปัจจุบันที่ใช้สําหรับการสังเคราะห์ HMO สําหรับการผลิต HMO ในระดับอุตสาหกรรมการหมักของโรงงานเซลล์จุลินทรีย์การสังเคราะห์ทางชีวเคมีและปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่แตกต่างกันเป็นวิธีที่เป็นไปได้ในการผลิตทางชีวภาพ HMO เนื่องจากเหตุผลทางเศรษฐกิจการสังเคราะห์ทางชีวภาพผ่านโรงงานเซลล์จุลินทรีย์เป็นเทคนิคเดียวที่ใช้ในระดับการผลิตทางอุตสาหกรรมของ HMO
การหมัก HMOs โดยใช้โรงงานเซลล์จุลินทรีย์
E.coli, Saccharomyces cerevisiae และ Lactococcus lactis เป็นโรงงานเซลล์ที่ใช้กันทั่วไปที่ใช้ในการผลิตโมเลกุลทางชีวภาพเช่น HMO การหมักเป็นกระบวนการทางชีวเคมีโดยใช้จุลินทรีย์เพื่อเปลี่ยนสารตั้งต้นให้เป็นโมเลกุลทางชีวภาพเป้าหมาย โรงงานเซลล์จุลินทรีย์ใช้น้ําตาลธรรมดาเป็นสารตั้งต้น ซึ่งจะเปลี่ยนเป็น HMO เนื่องจากน้ําตาลเชิงเดี่ยว (เช่น แลคโตส) เป็นสารตั้งต้นที่มีปริมาณมากและราคาถูก จึงทําให้กระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพคุ้มค่า
อัตราการเจริญเติบโตและการแปลงทางชีวภาพส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากการถ่ายเทมวลของสารอาหาร (สารตั้งต้น) ไปยังจุลินทรีย์ อัตราการถ่ายเทมวลเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ในระหว่างการหมัก อัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักกันดีในการส่งเสริมการถ่ายโอนมวล
ในระหว่างการหมัก สภาวะในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพจะต้องได้รับการตรวจสอบและควบคุมอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้เซลล์สามารถเติบโตได้เร็วที่สุด เพื่อผลิตโมเลกุลชีวภาพเป้าหมาย (เช่น โอลิโกแซ็กคาไรด์ เช่น HMOs; อินซูลิน; โปรตีนรีคอมบิแนนท์) ในทางทฤษฎีการสร้างผลิตภัณฑ์จะเริ่มขึ้นทันทีที่การเพาะเลี้ยงเซลล์เริ่มเติบโต อย่างไรก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์ดัดแปลงพันธุกรรม เช่น จุลินทรีย์ที่ผ่านการดัดแปลง มักจะถูกเหนี่ยวนําในภายหลังโดยการเพิ่มสารเคมีลงในสารตั้งต้น ซึ่งจะควบคุมการแสดงออกของชีวโมเลกุลเป้าหมาย เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอัลตราโซนิก (sono-bioreactor) สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําและช่วยให้สามารถกระตุ้นจุลินทรีย์ได้โดยเฉพาะ ส่งผลให้การสังเคราะห์ทางชีวภาพเร็วขึ้นและให้ผลผลิตสูงขึ้น
การสลายและการสกัดด้วยอัลตราโซนิก: การหมัก HMOs ที่ซับซ้อนอาจถูกจํากัดโดยไตเตอร์การหมักต่ําและผลิตภัณฑ์ที่เหลืออยู่ในเซลล์ การสลายและการสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้เพื่อปลดปล่อยวัสดุภายในเซลล์ก่อนการทําให้บริสุทธิ์และกระบวนการปลายน้ํา
การหมักที่ส่งเสริมด้วยอัลตราโซนิก
อัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์เช่น Escherichia coli, E.coli วิศวกรรม, Saccharomyces cerevisiae และ Lactococcus lactis สามารถเร่งได้โดยการเพิ่มอัตราการถ่ายเทมวลและการซึมผ่านของผนังเซลล์โดยใช้อัลตราโซนิกความถี่ต่ําที่ควบคุมได้ ในฐานะที่เป็นเทคนิคการประมวลผลที่ไม่รุนแรงและไม่ผ่านความร้อนอัลตราโซนิกจะใช้แรงเชิงกลล้วนๆ ลงในน้ําซุปหมัก
Acoustic Cavitation: หลักการทํางานของ sonication ขึ้นอยู่กับโพรงอากาศอะคูสติก โพรบอัลตราโซนิก (sonotrode) จับคู่คลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําเข้ากับตัวกลาง คลื่นอัลตราซาวนด์เดินทางผ่านของเหลวทําให้เกิดแรงดันสูง (การบีบอัด) สลับกัน? วงจรความดันต่ํา (หายาก) โดยการบีบอัดและยืดของเหลวในรอบสลับกันฟองสูญญากาศขนาดเล็กจะเกิดขึ้น ฟองอากาศสูญญากาศขนาดเล็กเหล่านี้เติบโตในหลายรอบจนกว่าจะถึงขนาดที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก ฟองอากาศสูญญากาศจะระเบิดอย่างรุนแรงและสร้างสภาวะที่รุนแรงในท้องถิ่น หรือที่เรียกว่าปรากฏการณ์โพรงอากาศ ในโพรงอากาศ “ฮอตสปอต”สามารถสังเกตความแตกต่างของแรงดันและอุณหภูมิสูงและแรงเฉือนที่รุนแรงด้วยไอพ่นของเหลวสูงถึง 280 ม./วินาที ด้วยผลกระทบของโพรงอากาศเหล่านี้การถ่ายเทมวลและ sonoporation อย่างทั่วถึง (การเจาะผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์) สารอาหารของสารตั้งต้นจะถูกลอยไปยังและเข้าสู่เซลล์ทั้งหมดที่มีชีวิตเพื่อให้โรงงานเซลล์ได้รับการบํารุงอย่างเหมาะสมและการเจริญเติบโตตลอดจนอัตราการแปลงจะเร่งขึ้น เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอัลตราโซนิกเป็นกลยุทธ์ที่เรียบง่าย แต่มีประสิทธิภาพสูงในการประมวลผลชีวมวลในกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบหม้อเดียว
การ sonication ที่ควบคุมได้อย่างแม่นยําและอ่อนโยนเป็นที่รู้จักกันดีว่าเพิ่มกระบวนการหมัก
Sonication ดีขึ้น “ผลผลิตของกระบวนการทางชีวภาพจํานวนมากที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ที่มีชีวิตผ่านการเพิ่มการดูดซึมสารตั้งต้น การผลิตหรือการเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มความพรุนของเซลล์ และการปลดปล่อยส่วนประกอบของเซลล์ที่อาจเพิ่มขึ้น” (Naveena et al. 2015)
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการหมักด้วยอัลตราโซนิก!
- ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น
- เร่งการหมัก
- การกระตุ้นเฉพาะเซลล์
- การดูดซึมสารตั้งต้นที่เพิ่มขึ้น
- เพิ่มความพรุนของเซลล์
- ใช้งานง่าย
- ปลอดภัย
- ฟิตติ้งย้อนยุคอย่างง่าย
- การขยายขนาดเชิงเส้น
- การประมวลผลแบบแบทช์หรือ InIine
- ROI ที่รวดเร็ว
Naveena et al. (2015) พบว่าการเพิ่มความเข้มข้นของอัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการในระหว่างการประมวลผลทางชีวภาพรวมถึงต้นทุนการดําเนินงานที่ต่ําเมื่อเทียบกับตัวเลือกการรักษาที่เพิ่มขึ้นอื่น ๆ ความเรียบง่ายในการใช้งานและความต้องการพลังงานที่พอเหมาะ

เครื่องปฏิกรณ์ MultiSonoReactor MSR-4 เป็นโฮโมจีไนเซอร์แบบอินไลน์อุตสาหกรรมที่เหมาะสําหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้นของโอลิโกแซ็กคาไรด์จากนมมนุษย์ (HMO)
เครื่องปฏิกรณ์การหมักอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง
กระบวนการหมักเกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ที่มีชีวิต เช่น แบคทีเรียหรือยีสต์ ซึ่งทําหน้าที่เป็นโรงงานเซลล์ ในขณะที่ sonication ถูกนําไปใช้เพื่อส่งเสริมการถ่ายโอนมวลและเพิ่มการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และอัตราการแปลงเป็นสิ่งสําคัญที่จะต้องควบคุมความเข้มของอัลตราโซนิกอย่างแม่นยําเพื่อหลีกเลี่ยงการทําลายโรงงานเซลล์
Hielscher Ultrasonics เป็นผู้เชี่ยวชาญในการออกแบบผลิตและจัดจําหน่ายเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถควบคุมและตรวจสอบได้อย่างแม่นยําเพื่อให้แน่ใจว่าผลผลิตการหมักที่เหนือกว่า
การควบคุมกระบวนการไม่เพียงแต่จําเป็นสําหรับผลผลิตสูงและคุณภาพที่เหนือกว่า แต่ยังช่วยให้สามารถทําซ้ําและสร้างผลลัพธ์ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงการกระตุ้นโรงงานเซลล์การปรับตัวเฉพาะเซลล์ของพารามิเตอร์ sonication เป็นสิ่งสําคัญเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงและเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของเซลล์ ดังนั้นเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher รุ่นดิจิทัลทั้งหมดจึงติดตั้งซอฟต์แวร์อัจฉริยะซึ่งช่วยให้คุณสามารถปรับตรวจสอบและแก้ไขพารามิเตอร์ sonication ได้ พารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกเช่นแอมพลิจูดอุณหภูมิความดันระยะเวลาการ sonication รอบการทํางานและพลังงานที่ป้อนเป็นสิ่งจําเป็นในการส่งเสริมการผลิต HMO ผ่านการหมัก
ซอฟต์แวร์อัจฉริยะของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher จะบันทึกพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญทั้งหมดโดยอัตโนมัติบนการ์ด SD ในตัว การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติของกระบวนการ sonication เป็นรากฐานสําหรับการกําหนดมาตรฐานกระบวนการและความสามารถในการทําซ้ํา? ความสามารถในการทําซ้ําซึ่งจําเป็นสําหรับแนวทางปฏิบัติที่ดีในการผลิต (GMP)
อัลตราโซนิก Rectors สําหรับการหมัก
Hielscher นําเสนอโพรบอัลตราโซนิกที่มีขนาดความยาวและรูปทรงเรขาคณิตต่างๆซึ่งสามารถใช้สําหรับชุดและการรักษาแบบไหลผ่านอย่างต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกหรือที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพโซโนมีให้สําหรับปริมาณใด ๆ ที่ครอบคลุมการประมวลผลทางชีวภาพอัลตราโซนิกตั้งแต่ตัวอย่างห้องปฏิบัติการขนาดเล็กไปจนถึงระดับการผลิตนําร่องและเชิงพาณิชย์อย่างเต็มที่
เป็นที่ทราบกันดีว่าตําแหน่งของ sonotrode อัลตราโซนิกในภาชนะปฏิกิริยามีอิทธิพลต่อการกระจายของโพรงอากาศและการสตรีมขนาดเล็กภายในตัวกลาง ควรเลือกเครื่องปฏิกรณ์ Sonotrode และอัลตราโซนิกตามปริมาตรการประมวลผลของน้ําซุปเซลล์ ในขณะที่ sonication สามารถทําได้เป็นชุดและในโหมดต่อเนื่องสําหรับปริมาณการผลิตที่สูงแนะนําให้ใช้การติดตั้งแบบไหลต่อเนื่อง ผ่านเซลล์การไหลอัลตราโซนิกตัวกลางเซลล์ทั้งหมดจะได้รับการสัมผัสกับ sonication เท่ากันทุกประการเพื่อให้มั่นใจว่าการรักษาที่มีประสิทธิภาพสูงสุด Hielscher Ultrasonics โพรบอัลตราโซนิกและเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลที่หลากหลายช่วยให้สามารถประกอบการตั้งค่าการประมวลผลทางชีวภาพอัลตราโซนิกในอุดมคติ
Hielscher Ultrasonics – จากห้องปฏิบัติการสู่การนําร่องไปจนถึงการผลิต
Hielscher Ultrasonics ครอบคลุมสเปกตรัมทั้งหมดของอุปกรณ์อัลตราโซนิกที่นําเสนอโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกมือถือขนาดกะทัดรัดสําหรับการเตรียมตัวอย่างไปยังระบบตั้งโต๊ะและระบบนําร่องตลอดจนหน่วยอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพซึ่งประมวลผลรถบรรทุกต่อชั่วโมงได้อย่างง่ายดาย ด้วยความหลากหลายและยืดหยุ่นในตัวเลือกการติดตั้งและการติดตั้งเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher สามารถรวมเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์แบทช์ทุกชนิดชุดป้อนหรือการตั้งค่าการไหลผ่านอย่างต่อเนื่องได้อย่างง่ายดาย
อุปกรณ์เสริมต่างๆรวมถึงชิ้นส่วนที่กําหนดเองช่วยให้สามารถปรับการตั้งค่าอัลตราโซนิกของคุณให้เข้ากับความต้องการของกระบวนการของคุณได้
สร้างขึ้นสําหรับการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันภายใต้ภาระเต็มที่และงานหนักในสภาวะที่ต้องการโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของ Hielscher มีความน่าเชื่อถือและต้องการการบํารุงรักษาต่ําเท่านั้น
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
---|---|---|
1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล.? นาที | UP100H |
10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล.? นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L? นาที | UIP2000hdt |
10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L? นาที | UIP4000hdT |
ไม่ | 10 ถึง 100L? นาที | UIP16000 |
ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา!? ถามเรา!
วรรณกรรม? อ้างอิง
- Muschiol, Jan; Meyer, Anne S. (2019): A chemo-enzymatic approach for the synthesis of human milk oligosaccharide backbone structures. Zeitschrift für Naturforschung C, Volume 74: Issue 3-4, 2019. 85-89.
- Birgitte Zeuner, David Teze, Jan Muschiol, Anne S. Meyer (2019): Synthesis of Human Milk Oligosaccharides: Protein Engineering Strategies for Improved Enzymatic Transglycosylation. Molecules 24, 2019.
- Yun Hee Choi, Bum Seok Park, Joo‐Hyun Seo, Byung‐Gee Ki (2019): Biosynthesis of the human milk oligosaccharide 3‐fucosyllactose in metabolically engineered Escherichia coli via the salvage pathway through increasing GTP synthesis and β‐galactosidase modification. Biotechnology and Bioengineering Volume 116, Issue 12. December 2019.
- Balakrishnan Naveena, Patricia Armshaw, J. Tony Pembroke (2015): Ultrasonic intensification as a tool for enhanced microbial biofuel yields. Biotechnology of Biofuels 8:140, 2015.
- Shweta Pawar, Virendra K. Rathod (2020): Role of ultrasound in assisted fermentation technologies for process enhancements. Preparative Biochemistry & Biotechnology 50(6), 2020. 1-8.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
การสังเคราะห์ทางชีวภาพโดยใช้โรงงานเซลล์
โรงงานเซลล์จุลินทรีย์เป็นวิธีวิศวกรรมชีวภาพซึ่งใช้เซลล์จุลินทรีย์เป็นโรงงานผลิต โดยจุลินทรีย์วิศวกรรมพันธุกรรม DNA ของจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ เชื้อรา เซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม หรือสาหร่ายจะถูกดัดแปลงเพื่อเปลี่ยนจุลินทรีย์ให้เป็นโรงงานเซลล์ โรงงานเซลล์ใช้เพื่อเปลี่ยนสารตั้งต้นให้เป็นโมเลกุลทางชีวภาพที่มีคุณค่า ซึ่งใช้ในการผลิตอาหาร ยา เคมี และเชื้อเพลิง กลยุทธ์ต่างๆ ของการสังเคราะห์ทางชีวภาพจากโรงงานเซลล์มีจุดมุ่งหมายที่การผลิตสารเมตาบอไลต์ดั้งเดิม การแสดงออกของวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่แตกต่างกัน หรือการแสดงออกของโปรตีน
โรงงานเซลล์สามารถใช้เพื่อสังเคราะห์สารเมตาบอไลต์ดั้งเดิมเพื่อแสดงวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่แตกต่างกันหรือเพื่อแสดงโปรตีน
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของเมตาบอไลต์พื้นเมือง
เมตาบอไลต์ดั้งเดิมถูกกําหนดให้เป็นโมเลกุลทางชีวภาพ ซึ่งเซลล์ที่ใช้เป็นโรงงานเซลล์ผลิตตามธรรมชาติ โรงงานเซลล์ผลิตโมเลกุลทางชีวภาพเหล่านี้ไม่ว่าจะเป็นภายในเซลล์หรือสารที่หลั่งออกมา อย่างหลังเป็นที่ต้องการเนื่องจากช่วยในการแยกและทําให้บริสุทธิ์ของสารประกอบเป้าหมาย ตัวอย่างสําหรับสารเมตาบอไลต์พื้นเมือง ได้แก่ กรดอะมิโนและกรดนิวคลีอิก ยาปฏิชีวนะ วิตามิน เอนไซม์ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และโปรตีนที่ผลิตจากวิถีอะนาโบลิกของเซลล์
วิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพ Heterologus
เมื่อพยายามผลิตสารประกอบที่น่าสนใจการตัดสินใจที่สําคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือการเลือกการผลิตในโฮสต์ดั้งเดิมและเพิ่มประสิทธิภาพโฮสต์นี้หรือการถ่ายโอนเส้นทางไปยังโฮสต์อื่นที่รู้จักกันดี หากโฮสต์ดั้งเดิมสามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการหมักทางอุตสาหกรรมได้ และไม่มีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพในการทําเช่นนั้น (เช่น การผลิตผลพลอยได้ที่เป็นพิษ) อาจเป็นกลยุทธ์ที่ต้องการ (เช่นกรณี เช่น เพนิซิลลิน) อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณีสมัยใหม่ ศักยภาพของการใช้โรงงานเซลล์ที่ต้องการในอุตสาหกรรมและกระบวนการแพลตฟอร์มที่เกี่ยวข้องมีน้ําหนักมากกว่าความยากลําบากในการถ่ายโอนเส้นทาง
การแสดงออกของโปรตีน
การแสดงออกของโปรตีนสามารถทําได้ด้วยวิธีที่คล้ายคลึงกันและต่างกัน ในการแสดงออกที่คล้ายคลึงกันยีนที่มีอยู่ตามธรรมชาติในสิ่งมีชีวิตจะแสดงออกมากเกินไป ด้วยการแสดงออกที่มากเกินไปนี้สามารถผลิตผลผลิตที่สูงขึ้นของโมเลกุลทางชีวภาพบางชนิดได้ สําหรับการแสดงออกที่แตกต่างกันยีนเฉพาะจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์โฮสต์โดยที่ยีนนั้นไม่ได้มีอยู่ตามธรรมชาติ การใช้วิศวกรรมเซลล์และเทคโนโลยี DNA รีคอมบิแนนท์ยีนจะถูกแทรกเข้าไปใน DNA ของโฮสต์เพื่อให้เซลล์โฮสต์ผลิตโปรตีน (จํานวนมาก) ที่จะไม่ผลิตตามธรรมชาติ การแสดงออกของโปรตีนทําได้ในโฮสต์หลายชนิดจากแบคทีเรีย เช่น. coli และ Bacillis subtilis ยีสต์ เช่น Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, เชื้อราเส้นใย เช่น A. niger และเซลล์ที่ได้จากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและแมลง โปรตีนจํานวนนับไม่ถ้วนเป็นที่สนใจในเชิงพาณิชย์อย่างมาก รวมถึงจากเอนไซม์จํานวนมาก ชีวเภสัชภัณฑ์ที่ซับซ้อน การวินิจฉัย และรีเอเจนต์การวิจัย (อ้างอิง AM Davy et al. 2017)