Fremgangsmåder til at forbedre udbyttet af pDNA

Produktionen af ​​plasmid-DNA (pDNA) er afhængig af genetisk rekombination, som involverer at forbinde målgenet og andre elementer for at danne en kovalent lukket cirkulær struktur. Høj celletæthed fermentering af Escherichia coli og oprensning er de vigtigste måder at producere pDNA på.

Udviklingen af ​​celle- og genterapi (CGT) og mRNA har givet flere muligheder for at forebygge epidemiske sygdomme og behandle sjældne sygdomme. Den industrielle produktion af CGT og mRNA kræver pDNA af høj kvalitet. Derfor, optimeret gæring af E. coli og højt udbytte af pDNA er afgørende for omkostningseffektiviteten af ​​CGT- og mRNA-vacciner/lægemidler.

1. Stigende efterspørgsel efter pDNA

Ifølge den amerikanske Plasmid DNA Manufacturing Market Report forventes CGT-markedet at vokse fra USD 7.2 milliarder i 2023 til USD 23.3 milliarder i 2028. Desuden vil genterapi blive den dominerende retning for CGT. Et stigende antal CGT-terapier godkendes til markedslancering, og flere pipelines går ind i den kliniske fase. Som et resultat er efterspørgslen efter pDNA voldsomt stigende.

Ud over CGT-terapier er pDNA et væsentligt råmateriale til fremstilling af mRNA-vacciner. Med den kontinuerlige innovation af mRNA-teknologi inden for infektionssygdomsvacciner, kræftvacciner og behandlinger af sjældne sygdomme vil efterspørgslen efter pDNA også vokse hurtigt.

2. Fremgangsmåder til at forbedre udbyttet af pDNA

Med den stigende efterspørgsel efter plasmid-DNA er det nuværende teknologiudviklingsfokus på at optimere fermenteringsstrategier for at forbedre udbyttet af pDNA. Nøglebetingelserne for opstrøms procesudvikling omfatter komponenter af dyrkningsmedium, temperatur, pH, opløst oxygen (DO), specifik produktionshastighed og fed-batch-strategier.

Kulturmedie: Kulturmediet til fermentering af E. coli anvendt i plasmidproduktion er typisk et semisyntetisk medium. Det er sammensat af kulstofkilder, nitrogenkilder, uorganiske salte og sporstoffer. Blandt dem er typerne af kulstof- og nitrogenkilder afgørende for væksten af E. coli og ophobning af produkter. Almindeligt anvendte kulstofkilder er glucose og glycerol, og nitrogenkilder omfatter organiske og uorganiske nitrogenkilder. Derudover kan et for højt kulstof-til-nitrogen-forhold (C/N) bremse væksten af ​​bakteriestammen, mens et for lavt C/N-forhold kan fremme hurtig vækst, men begrænse produktakkumulering.

Temperatur: Den optimale temperatur for vækst af E. coli er 37°C. Imidlertid kan lavere temperaturer (30-37°C) anvendes i batchfermentering for at reducere den maksimale specifikke produktionshastighed og dermed øge plasmidreplikationen. For varmefølsomme plasmider kan en forøgelse af temperaturen til 42°C inducere en fordobling af plasmidkopiantallet.

pH: Den optimale pH for vækst af E. coli er 7±0.2. pH-værdien af ​​fermenteringsbouillonen opretholdes normalt gennem syre-base pumper.

DO: Det kritiske koncentrationsområde for opløst ilt for E. coli er 20%-30%. Utilstrækkelig opløst ilt kan føre til overdreven produktion af eddikesyre, påvirke bakterievæksten og endda forårsage bakteriel autolyse. For meget opløst ilt kan forårsage iltforgiftning. Faktorer, der påvirker opløst ilt, omfatter omrøringshastighed, beluftningshastighed osv.

Fed-batch strategi: Fed-batch-fermentering vælges ofte til plasmidproduktion. For det første er det befordrende for at opnå høj celletæthed fermentering af E coli, resulterer i mere biomasse, hvilket tjener som grundlag for højt udbytte. For det andet påvirker den overdrevent hurtige vækst af Escherichia coli plasmidstabiliteten. Tilsætning af restriktive næringsstoffer ved hjælp af fed-batch kan rationelt kontrollere væksthastigheden af E. coliplasmidudbyttet forøges derved. DO-stat kontrolstrategien bruges almindeligvis til at regulere fed-batch under plasmidfermentering. Der er også forskning, der indikerer gennemførligheden af ​​pH-stat strategien.

3. Tjenester leveret af Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma har udviklet en moden platform til plasmidproduktion. Derudover optimerede Yaohai Bio-Pharma det grundlæggende kulturmedium, fodermedium og fermenteringskontrolstrategi. Inden for en dyrkningscyklus på 30 timer overstiger plasmidudbyttet 1 g/l.

Derudover er Yaohai Bio-Pharma i stand til at levere procesoptimeringsløsninger baseret på enkeltfaktor- eller Design of Experiments (DoE) metoder til forskellige plasmider og værtsbakterier. Yaohai Bio-Pharma sigter mod at opfylde kundernes krav til højt plasmidudbytte og kvalitet.

Yaohai Bio-Pharma søger også aktivt institutionelle eller individuelle globale partnere og tilbyder den mest konkurrencedygtige kompensation i branchen. Hvis du har spørgsmål, er du velkommen til at kontakte: [email protected]