Methoden zur Steigerung des pDNA-Ertrags

Die Herstellung von Plasmid-DNA (pDNA) basiert auf genetischer Rekombination, die das Verbinden des Zielgens und anderer Elemente zur Bildung einer kovalent geschlossenen kreisförmigen Struktur umfasst. Hochzelligkeitsfermentation von Escherichia Coli und Reinigung sind die wichtigsten Methoden zur Produktion von pDNA.

Die Entwicklung von Zell- und Gentrapien (CGT) und mRNA hat mehr Möglichkeiten für die Prävention von Epidemien und die Behandlung seltener Krankheiten eröffnet. Die industrielle Produktion von CGT und mRNA erfordert hochwertige pDNA . Daher sind optimierte Fermentation von E. coli und hohe pDNA-Ausbeute entscheidend für die Kosteneffizienz von CGT- und mRNA-Impfstoffen/Medikamenten.

1. Steigender Bedarf an pDNA

Laut dem US-amerikanischen Plasmid-DNA-Herstellungsmarktbericht wird der CGT-Markt von 7,2 Milliarden USD im Jahr 2023 auf 23,3 Milliarden USD im Jahr 2028 anwachsen. Darüber hinaus wird die Gentranskripktion zur dominanten Richtung des CGT werden. Eine wachsende Anzahl an CGT-Therapien wird für den Markteinsatz genehmigt, und mehr Pipelines treten in die klinische Phase ein. Dadurch steigt die Nachfrage nach pDNA stark.

Neben CGT-Therapien ist pDNA ein wesentliches Rohmaterial für die Herstellung von mRNA-Impfstoffen. Mit der kontinuierlichen Innovation der mRNA-Technologie in den Bereichen Infektionskrankheitsimpfstoffe, Krebsimpfstoffe und Therapien seltener Krankheiten wird auch die Nachfrage nach pDNA rapid wachsen.

2. Methoden zur Steigerung des Ertrags von pDNA

Mit dem steigenden Bedarf an Plasmid-DNA konzentriert sich die derzeitige technologische Entwicklung auf die Optimierung von Gärstrategien zur Verbesserung des pDNA-Ertrags. Die wesentlichen Bedingungen für die Aufstrom-Prozessentwicklung umfassen die Bestandteile des Kulturmediums, Temperatur, pH-Wert, gelösten Sauerstoff (DO), spezifischen Produktionsrate und Futtermischungsstrategien.

Kulturmedium: Das Kulturmedium für die Gärung von E. coli in der Plasmidproduktion ist typischerweise ein halbsynthetisches Medium. Es besteht aus Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen, anorganischen Salzen und Spurenelementen. Unter ihnen sind die Arten der Kohlenstoff- und Stickstoffquellen entscheidend für das Wachstum von E. coli und die Akkumulation von Produkten. Häufig verwendete Kohlenstoffquellen sind Glukose und Glycerin, und Stickstoffquellen umfassen organische und anorganische Stickstoffquellen. Zudem kann ein zu hoher Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C/N) das Wachstum der Bakterienstämme verlangsamen, während ein zu niedriges C/N-Verhältnis ein schnelles Wachstum fördern kann, aber die Produktakkumulation begrenzt.

Temperatur : Die optimale Temperatur für das Wachstum von E. coli beträgt 37°C. Tiefer liegende Temperaturen (30-37°C) können jedoch in der Batch-Fermentation eingesetzt werden, um die maximale spezifische Produktionsrate zu reduzieren und so die Plasmidreplikation zu erhöhen. Bei wärmeempfindlichen Plasmiden kann eine Erhöhung der Temperatur auf 42°C zur Verdopplung der Plasmidkopienzahl führen.

pH-Wert : Die optimale pH für das Wachstum von E. coli liegt bei 7±0,2. Die pH des Fermentats wird normalerweise über Säure-Basis-Pumpen konstant gehalten.

DO : Der kritische Sauerstoffkonzentrationsbereich für E. coli liegt zwischen 20%-30%. Ein unzureichender Gehalt an dissoziertem Sauerstoff kann zu einer übermäßigen Produktion von Essigsäure führen, was die Bakterienwachstums beeinträchtigt und sogar zu Bakterienautolyse führen kann. Zu viel dissozierter Sauerstoff kann zu Sauerstoffvergiftung führen. Faktoren, die den dissozierten Sauerstoff beeinflussen, sind Rührgeschwindigkeit, Beatmungsrate usw.

Fütterungsstrategie : Fütterungsfermentation wird oft für die Plasmidproduktion gewählt. Zunächst ist sie förderlich für eine hochzellige Fermentation von E. coli, was zu mehr Biomasse führt, die als Grundlage für einen hohen Ertrag dient. Zweitens beeinflusst das übermäßig schnelle Wachstum von Escherichia coli die Plasmidstabilität. Durch den zuführenden Einsatz restriktiver Nährstoffe kann die Wachstumsrate rational gesteuert werden. E. coli , wodurch der Plasmidertrag gesteigert wird. Die DO-stat Regelstrategie wird häufig zur Steuerung des fed-batch Verfahrens bei der Plasmidfermentation verwendet. Es gibt auch Forschungen, die die Machbarkeit der pH-stat Strategie aufzeigen.

3. Dienstleistungen, die Yaohai Bio-Pharma bietet

Yaohai Bio-Pharma hat eine reife Plattform für die Plasmidproduktion entwickelt. Darüber hinaus hat Yaohai Bio-Pharma das Basiswachstumsmedium, das Fütterungsmedium und die Fermentationskontrollstrategie optimiert. Innerhalb eines Kultivierungszyklus von 30 Stunden überschreitet der Plasmidertrag 1g/L.

Darüber hinaus ist Yaohai Bio-Pharma in der Lage, auf Basis von Einzelfaktor- oder Design-of-Experiments (DoE)-Methoden Prozessoptimierungslösungen für verschiedene Plasmide und Wirtsbakterien anzubieten. Yaohai Bio-Pharma strebt danach, die Anforderungen der Kunden an eine hohe Plasmid-Ausbeute und -Qualität zu erfüllen.

Yaohai Bio-Pharma sucht aktiv nach globalen Partnern, sei es institutionell oder individuell, und bietet die wettbewerbsfähigsten Entschädigungen der Branche. Haben Sie Fragen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren: [email protected]