طرق تحسين إنتاج الحمض النووي البلازميدي

يعتمد إنتاج الحمض النووي البلازميدي (pDNA) على إعادة التركيب الجيني، والذي يتضمن ربط الجين المستهدف بعناصر أخرى لتشكيل بنية دائرية مغلقة تساهميًا. التخمير عالي الكثافة الخلوية لـ كولاي والتنقية هي الطرق الرئيسية لإنتاج الحمض النووي البلازمي.

لقد أدى تطور العلاج الخلوي والجينى (CGT) وmRNA إلى زيادة الاحتمالات للوقاية من الأمراض الوبائية وعلاج الأمراض النادرة. يتطلب الإنتاج الصناعي لـ CGT وmRNA الحمض النووي عالي الجودة. وبالتالي، التخمير الأمثل E. كولاي وعائد مرتفع من pDNA وهي ضرورية لتحقيق فعالية تكلفة لقاحات/أدوية CGT وmRNA.

1. زيادة الطلب على الحمض النووي البلازمي

وفقًا لتقرير سوق تصنيع الحمض النووي البلازميدي في الولايات المتحدة، من المتوقع أن ينمو سوق CGT من 7.2 مليار دولار أمريكي في عام 2023 إلى 23.3 مليار دولار أمريكي في عام 2028. علاوة على ذلك، سيصبح العلاج الجيني الاتجاه السائد لـ CGT. تتم الموافقة على عدد متزايد من علاجات CGT لإطلاقها في السوق، وتدخل المزيد من خطوط الأنابيب المرحلة السريرية. ونتيجة لذلك، يرتفع الطلب على pDNA.

بالإضافة إلى علاجات CGT، يعد pDNA مادة خام أساسية لإنتاج لقاحات mRNA. ومع الابتكار المستمر لتكنولوجيا mRNA في مجالات لقاحات الأمراض المعدية ولقاحات السرطان وعلاجات الأمراض النادرة، فإن الطلب على pDNA سينمو أيضًا بسرعة.

2. طرق تحسين إنتاج الحمض النووي البلازمي

مع تزايد الطلب على الحمض النووي البلازميدي، يركز تطوير التكنولوجيا الحالي على تحسين استراتيجيات التخمير لتحسين إنتاج الحمض النووي البلازميدي. تشمل الشروط الأساسية لتطوير العملية الأولية مكونات وسط الثقافة ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة والأكسجين المذاب ومعدل الإنتاج المحدد واستراتيجيات التغذية بالدفعات.

وسط الثقافة: الوسط الثقافي لتخمير E. كولاي إن الوسط المستخدم في إنتاج البلازميد هو عادة وسط شبه صناعي. وهو يتألف من مصادر الكربون ومصادر النيتروجين والأملاح غير العضوية والعناصر النزرة. ومن بينها، تعتبر أنواع مصادر الكربون والنيتروجين حاسمة لنمو البكتيريا. E. كولاي وتراكم المنتجات. مصادر الكربون المستخدمة بشكل شائع هي الجلوكوز والجلسرين، وتشمل مصادر النيتروجين مصادر النيتروجين العضوية وغير العضوية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي نسبة الكربون إلى النيتروجين (C/N) المرتفعة بشكل مفرط إلى إبطاء نمو السلالة البكتيرية، في حين أن نسبة الكربون إلى النيتروجين المنخفضة بشكل مفرط يمكن أن تعزز النمو السريع ولكنها تحد من تراكم المنتج.

درجة الحرارة:درجة الحرارة المثالية لنمو E. كولاي تبلغ درجة الحرارة 37 درجة مئوية. ومع ذلك، يمكن استخدام درجات حرارة أقل (30-37 درجة مئوية) في التخمير الدفعي لتقليل معدل الإنتاج النوعي الأقصى، وبالتالي زيادة تكرار البلازميد. بالنسبة للبلازميدات الحساسة للحرارة، يمكن أن يؤدي زيادة درجة الحرارة إلى 42 درجة مئوية إلى مضاعفة عدد نسخ البلازميد.

pH:الرقم الهيدروجيني الأمثل لنمو E. كولاي تبلغ قيمة الرقم الهيدروجيني لمرق التخمير 7±0.2. وعادة ما يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني لمرق التخمير من خلال مضخات الحمض والقاعدة.

DO:نطاق تركيز الأكسجين المذاب الحرج لـ E. كولاي 20%-30%. يمكن أن يؤدي نقص الأكسجين المذاب إلى الإفراط في إنتاج حمض الأسيتيك، مما يؤثر على نمو البكتيريا وحتى يسبب التحلل الذاتي للبكتيريا. يمكن أن يؤدي الأكسجين المذاب الزائد إلى التسمم بالأكسجين. تشمل العوامل التي تؤثر على الأكسجين المذاب سرعة التحريك ومعدل التهوية وما إلى ذلك.

استراتيجية الدفعة الاحتياطية:غالبًا ما يتم اختيار التخمير الدفعي المغذي لإنتاج البلازميد. أولاً، يساعد على تحقيق تخمير عالي الكثافة الخلوية كولاي ، يؤدي ذلك إلى زيادة الكتلة الحيوية، والتي تعمل كأساس لعائد مرتفع. ثانيًا، يؤثر النمو السريع المفرط لـ Escherichia coli على استقرار البلازميد. يمكن أن يؤدي إضافة العناصر الغذائية المقيدة باستخدام دفعات التغذية إلى التحكم بشكل عقلاني في معدل نمو E. كولاي، وبالتالي تعزيز إنتاج البلازميد. تُستخدم استراتيجية التحكم في DO-stat عادةً لتنظيم التغذية على دفعات أثناء تخمير البلازميد. وهناك أيضًا أبحاث تشير إلى جدوى استراتيجية DO-stat.

3. الخدمات التي تقدمها شركة Yaohai Bio-Pharma

لقد طورت شركة Yaohai Bio-Pharma منصة ناضجة لإنتاج البلازميد. بالإضافة إلى ذلك، قامت شركة Yaohai Bio-Pharma بتحسين وسط الثقافة الأساسي ووسط التغذية واستراتيجية التحكم في التخمير. في غضون دورة زراعة مدتها 30 ساعة، يتجاوز إنتاج البلازميد 1 جرام/لتر.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع Yaohai Bio-Pharma بالقدرة على توفير حلول تحسين العمليات استنادًا إلى أساليب العامل الواحد أو تصميم التجارب (DoE) للبلازميدات المختلفة والبكتيريا المضيفة. تهدف Yaohai Bio-Pharma إلى تلبية متطلبات العملاء فيما يتعلق بغلة البلازميد العالية والجودة.

كما تسعى شركة Yaohai Bio-Pharma بنشاط إلى استقطاب شركاء عالميين من المؤسسات أو الأفراد وتقدم التعويضات الأكثر تنافسية في الصناعة. إذا كانت لديك أي أسئلة، فلا تتردد في الاتصال بنا: [email protected]