Métodos para mejorar el rendimiento de pDNA

La producción de ADN de plásmido (pDNA) se basa en la recombinación genética, que implica conectar el gen objetivo y otros elementos para formar una estructura circular cerrada covalentemente. La fermentación de alta densidad celular Escherichia Coli y purificación son las principales formas de producir pDNA.

El desarrollo de la terapia celular y génica (CGT) y el mRNA ha traído más posibilidades para prevenir enfermedades epidémicas y tratar enfermedades raras. La producción industrial de CGT y mRNA requiere pDNA de alta calidad . Por lo tanto, fermentación optimizada de E. coli y alto rendimiento de pDNA son cruciales para la rentabilidad de las vacunas/fármacos de CGT y mRNA.

1. Aumento de la demanda de pDNA

Según el Informe de Mercado de Manufactura de ADN Plasmídico de EE.UU., se espera que el mercado de CGT crezca de 7.2 mil millones de USD en 2023 a 23.3 mil millones de USD en 2028. Además, la terapia génica se convertirá en la dirección dominante de CGT. Un número creciente de terapias CGT están siendo aprobadas para su lanzamiento al mercado, y más pipelines están entrando en la fase clínica. Como resultado, la demanda de pDNA está aumentando rápidamente.

Además de las terapias CGT, el pDNA es un material básico esencial para la producción de vacunas de ARNm. Con la innovación continua de la tecnología de ARNm en los campos de las vacunas contra enfermedades infecciosas, vacunas contra el cáncer y tratamientos para enfermedades raras, la demanda de pDNA también crecerá rápidamente.

2. Métodos para mejorar el rendimiento de pDNA

Con la creciente demanda de ADN plasmidial, el enfoque actual del desarrollo tecnológico está en optimizar las estrategias de fermentación para mejorar el rendimiento de pDNA. Las condiciones clave para el desarrollo del proceso aguas arriba incluyen componentes del medio de cultivo, temperatura, pH, oxígeno disuelto (OD), tasa específica de producción y estrategias de alimentación por lotes.

Medio de cultivo: El medio de cultivo para la fermentación de E. coli utilizado en la producción de plásmidos es típicamente un medio semisintético. Está compuesto por fuentes de carbono, fuentes de nitrógeno, sales inorgánicas y elementos traza. Entre ellos, los tipos de fuentes de carbono y nitrógeno son cruciales para el crecimiento de E. coli y la acumulación de productos. Las fuentes de carbono comúnmente utilizadas son la glucosa y la glicerol, y las fuentes de nitrógeno incluyen fuentes orgánicas e inorgánicas de nitrógeno. Además, una relación de carbono a nitrógeno (C/N) excesivamente alta puede ralentizar el crecimiento de la cepa bacteriana, mientras que una relación C/N excesivamente baja puede promover un crecimiento rápido pero limitar la acumulación de producto.

Temperatura : La temperatura óptima para el crecimiento de E. coli es 37°C. Sin embargo, se pueden utilizar temperaturas más bajas (30-37°C) en la fermentación por lotes para reducir la tasa específica máxima de producción, aumentando así la replicación del plásmido. Para plásmidos sensibles al calor, elevar la temperatura a 42°C puede inducir un duplicado del número de copias del plásmido.

pH de las células : El pH óptimo para el crecimiento de E. coli es 7±0.2. El pH del caldo de fermentación generalmente se mantiene mediante bombas de ácido-base.

DO : El rango crítico de concentración de oxígeno disuelto para E. coli es del 20%-30%. Un oxígeno disuelto insuficiente puede llevar a una producción excesiva de ácido acético, afectando el crecimiento bacteriano e incluso causando autolisis bacteriana. Un oxígeno disuelto excesivo puede causar intoxicación por oxígeno. Los factores que afectan el oxígeno disuelto incluyen la velocidad de agitación, la tasa de aireación, etc.

Estrategia de fermentación por lotes alimentados : La fermentación por lotes alimentados suele elegirse para la producción de plásmidos. En primer lugar, es propicia para lograr una fermentación de alta densidad celular de E. coli, lo que resulta en más biomasa, lo cual sirve como base para un alto rendimiento. En segundo lugar, el crecimiento excesivamente rápido de Escherichia coli afecta la estabilidad del plásmido. La adición de nutrientes restrictivos utilizando el método fed-batch puede controlar racionalmente la tasa de crecimiento de E. coli , mejorando así el rendimiento del plásmido. La estrategia de control DO-stat es comúnmente utilizada para regular el proceso fed-batch durante la fermentación de plásmidos. También hay investigaciones que indican la factibilidad de la estrategia pH-stat.

3. Servicios proporcionados por Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma ha desarrollado una plataforma madura para la producción de plásmidos. Además, Yaohai Bio-Pharma optimizó el medio de cultivo básico, el medio de alimentación y la estrategia de control de fermentación. Dentro de un ciclo de cultivo de 30 horas, el rendimiento de plásmidos supera los 1g/L.

Además, Yaohai Bio-Pharma es capaz de proporcionar soluciones de optimización de procesos basadas en métodos de un solo factor o Diseño de Experimentos (DoE) para diferentes plásmidos y bacterias huésped. Yaohai Bio-Pharma tiene como objetivo cumplir con los requisitos de los clientes en cuanto a alta producción y calidad de plásmidos.

Yaohai Bio-Pharma también está buscando activamente socios globales institucionales o individuales y ofrece la compensación más competitiva del sector. Si tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto: [email protected]