Metody zvyšování výnosu pDNA

Výroba plazmidové DNA (pDNA) závisí na genetické rekombinaci, která spočívá v propojení cílového genu a dalších prvků za účelem tvorby kovalentně uzavřené kruhové struktury. Vysokohustotní fermentace Escherichia Coli a čištění jsou hlavními způsoby výroby pDNA.

Vývoj buněčné a genové terapie (CGT) a mRNA přinesl více možností pro prevenci epidemických nemocí a léčbu vzácných onemocnění. Průmyslová výroba CGT a mRNA vyžaduje vysokokvalitní pDNA . Proto je optimalizovaná fermentace E. coli a vysoký výnos pDNA klíčové pro nákladovou efektivitu CGT a mRNA vakcín/léků.

1. Rostoucí poptávka po pDNA

Podle zprávy o trhu výroby plazmidní DNA v USA je očekáván růst trhu CGT (Celulární a genová terapie) z 7,2 miliard dolarů v roce 2023 na 23,3 miliard dolarů v roce 2028. Kromě toho se genová terapie stane hlavním směrem CGT. Čím více terapií CGT je schváleno pro uvedení na trh, tím více potrubí přechází do klinické fáze. V důsledku toho narastá poptávka po pDNA.

Kromě terapií CGT je pDNA nezbytným surovinou pro výrobu mRNA vakcín. S průběžnou inovací technologie mRNA v oblastech vakcín proti nákazlivým nemocem, vakcín proti rakovině a léčení vzácných nemocí bude poptávka po pDNA také rychle rostoucí.

2. Metody zvyšování výnosu pDNA

S rostoucí poptávkou po plazmidní DNA se současný vývoj technologií zaměřuje na optimalizaci fermentačních strategií pro zvýšení výnosu pDNA. Klíčové podmínky pro vývoj horního proudu zahrnují složky kulturačního média, teplotu, pH, disperzní kyslík (DO), specifickou produkční rychlost a fed-batch strategie.

Kulturační médium: Kulturační médium pro fermentaci E. coli používané při produkci plazmidů je obvykle polosyntetické médium. Skládá se z uhlíkových zdrojů, dusíkatých zdrojů, anorganických solí a stopových prvků. Mezi nimi jsou typy uhlíkových a dusíkatých zdrojů klíčové pro růst E. coli a akumulaci produktů. Běžně používané uhlíkové zdroje jsou glukóza a glycerol, a dusíkaté zdroje zahrnují organické a anorganické dusíkaté zdroje. Navíc, příliš vysoký poměr uhlíku k dusíku (C/N) může zpomalit růst bakteriálního štamu, zatímco příliš nízký poměr C/N může podporovat rychlý růst, ale omezit akumulaci produktu.

Teplota : Optimální teplota pro růst E. coli je 37°C. Nicméně, nižší teploty (30-37°C) lze použít v dávkové fermentaci k snížení maximální specifické produkční míry, čímž se zvýší replikace plazmidu. U teplocitlivých plazmidů může zvýšení teploty na 42°C indukovat zdvojnásobení počtu kopii plazmidu.

pH : Optimální pH pro růst E. coli je 7±0.2. pH fermentačního roztoku je obvykle udržováno pomocí kyselino-zásadních pump.

Dělat : Kritický rozsah disperzní koncentrace kyslíku pro E. coli je 20%-30%. Nedostatečná disperze kyslíku může vést ke zbytečnému produkci octanu, což ovlivňuje růst bakterií a dokonce může způsobit jejich autolýzu. Příliš vysoká disperze kyslíku může způsobit otravu kyslíkem. Faktory ovlivňující disperzi kyslíku zahrnují rychlost míchání, stupeň aerace atd.

Strategie krmené dávkové fermentace : Krmená dávková fermentace se často vybírá pro produkci plazmidů. Za prvé, je přínosná pro dosažení vysoké hustoty buněk u E. coli, co vede ke zvýšení biomasy, která slouží jako základ pro vysoký výnos. Druze, příliš rychlý růst Escherichia coli ovlivňuje stabilitu plazmidu. Přidáním omezených živin pomocí fed-batch lze racionálně řídit růstovou rychlost E. coli , čímž se zvyšuje výnos plazmidu. Strategie DO-stat je běžně používána k regulaci fed-batch během fermentace plazmidu. Existují také studie ukazující možnost použití strategie pH-stat.

3. Služby poskytované společností Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma vyvinula dospělou platformu na produkci plazmidů. Navíc společnost Yaohai Bio-Pharma optimalizovala základní kultivační prostředek, doplňkový prostředek a strategii řízení fermentace. Během cyklu kultivace trvajícího 30 hodin přesahuje výnos plazmidu 1g/L.

Navíc je Yaohai Bio-Pharma schopna poskytnout řešení optimalizace procesu na základě jednofaktorových nebo metod návrhu experimentů (DoE) pro různé plazmidy a hostitelské bakterie. Cílem Yaohai Bio-Pharma je splnit požadavky klientů na vysoký výnos plazmidů a jejich kvalitu.

Společnost Yaohai Bio-Pharma aktivně hledá globální partnery, jak institucionální, tak individuální, a nabízí nejvyšší odškodnění v odvětví. Pokud máte jakékoliv otázky, neváhejte nás kontaktovat: [email protected]