Způsoby pro zlepšení výtěžku pDNA

Produkce plazmidové DNA (pDNA) závisí na genetické rekombinaci, která zahrnuje spojení cílového genu a dalších prvků za vzniku kovalentně uzavřené kruhové struktury. Fermentace s vysokou buněčnou hustotou Escherichia coli a purifikace jsou hlavní způsoby produkce pDNA.

Rozvoj buněčné a genové terapie (CGT) a mRNA přinesl více možností prevence epidemických onemocnění a léčby vzácných onemocnění. Průmyslová výroba CGT a mRNA vyžaduje vysoce kvalitní pDNA, Proto, optimalizovaná fermentace E. coli a vysoký výtěžek pDNA jsou rozhodující pro nákladovou efektivitu CGT a mRNA vakcín/léků.

1. Zvyšující se poptávka po pDNA

Podle US Plasmid DNA Manufacturing Market Report se očekává, že trh CGT vzroste ze 7.2 miliard USD v roce 2023 na 23.3 miliard USD v roce 2028. Kromě toho se genová terapie stane dominantním směrem CGT. Rostoucí počet CGT terapií je schvalován pro uvedení na trh a stále více se dostává do klinické fáze. V důsledku toho poptávka po pDNA prudce stoupá.

Kromě CGT terapií je pDNA základní surovinou pro výrobu mRNA vakcín. S neustálými inovacemi technologie mRNA v oblasti vakcín proti infekčním nemocem, vakcín proti rakovině a léčby vzácných onemocnění také rychle poroste poptávka po pDNA.

2. Způsoby pro zlepšení výtěžku pDNA

S rostoucí poptávkou po plazmidové DNA se současný vývoj technologií zaměřuje na optimalizaci fermentačních strategií pro zlepšení výtěžku pDNA. Klíčové podmínky pro vývoj upstream procesu zahrnují složky kultivačního média, teplotu, pH, rozpuštěný kyslík (DO), specifickou produkční rychlost a přítokové strategie.

Kultivační médium: Kultivační médium pro fermentaci E. coli používané při produkci plazmidu je typicky polosyntetické médium. Skládá se ze zdrojů uhlíku, zdrojů dusíku, anorganických solí a stopových prvků. Mezi nimi jsou pro růst rozhodující typy zdrojů uhlíku a dusíku E. coli a hromadění produktů. Běžně používané zdroje uhlíku jsou glukóza a glycerol a zdroje dusíku zahrnují organické a anorganické zdroje dusíku. Navíc příliš vysoký poměr uhlíku k dusíku (C/N) může zpomalit růst bakteriálního kmene, zatímco příliš nízký poměr C/N může podporovat rychlý růst, ale omezovat akumulaci produktu.

teplota: Optimální teplota pro růst E. coli je 37 °C. Nižší teploty (30-37 °C) však mohou být použity při vsádkové fermentaci, aby se snížila maximální specifická rychlost produkce, a tak se zvýšila replikace plasmidu. U plazmidů citlivých na teplo může zvýšení teploty na 42 °C vyvolat zdvojnásobení počtu kopií plazmidu.

pH: Optimální pH pro růst E. coli je 7±0.2. pH fermentační půdy se obvykle udržuje pomocí acidobazických čerpadel.

DO: Rozsah kritické koncentrace rozpuštěného kyslíku pro E. coli je 20%-30%. Nedostatek rozpuštěného kyslíku může vést k nadměrné produkci kyseliny octové, ovlivnit růst bakterií a dokonce způsobit bakteriální autolýzu. Nadměrně rozpuštěný kyslík může způsobit otravu kyslíkem. Mezi faktory, které ovlivňují rozpuštěný kyslík, patří rychlost míchání, rychlost provzdušňování atd.

Strategie Fed-batch: Pro produkci plazmidu se často volí přítokovaná fermentace. Za prvé, přispívá k dosažení fermentace s vysokou buněčnou hustotou E-coli, výsledkem je více biomasy, která slouží jako základ pro vysoký výnos. Za druhé, příliš rychlý růst Escherichia coli ovlivňuje stabilitu plazmidu. Přidání restriktivních živin pomocí příkrmu může racionálně řídit rychlost růstu E. coličímž se zvýší výtěžek plazmidu. Kontrolní strategie DO-stat se běžně používá k regulaci přítokované vsádky během fermentace plasmidu. Existuje také výzkum, který naznačuje proveditelnost strategie pH-stat.

3. Služby poskytované společností Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma vyvinula vyspělou platformu pro produkci plazmidu. Kromě toho Yaohai Bio-Pharma optimalizovala základní kultivační médium, živné médium a strategii kontroly fermentace. Během kultivačního cyklu 30 hodin výtěžek plazmidu překračuje 1 g/l.

Kromě toho je Yaohai Bio-Pharma schopna poskytovat řešení optimalizace procesů založená na jednofaktorových metodách nebo metodách Design of Experiments (DoE) pro různé plazmidy a hostitelské bakterie. Yaohai Bio-Pharma si klade za cíl splnit požadavky klientů na vysoký výtěžek a kvalitu plazmidů.

Yaohai Bio-Pharma také aktivně hledá institucionální nebo individuální globální partnery a nabízí nejkonkurenceschopnější kompenzaci v oboru. Máte-li jakékoli dotazy, neváhejte se obrátit na: [email protected]