Optimización de la integridad celular de E. coli para la producción biofarmacéutica

En el campo de los productos biofarmacéuticos, Escherichia coli (E. coli) desempeña un papel fundamental como hospedador para la expresión de proteínas recombinantes. La integridad celular de E. coli es crucial para el rendimiento, la calidad y los costos de producción de las proteínas. Esta integridad involucra principalmente la estructura y la función de la membrana interna (MI) y la membrana externa (ME).

Yaohai Bio-Pharma cuenta con 15 años de experiencia en fermentación y expresión de proteínas recombinantes de E. coli. Utilizamos diversas estrategias para mantener una alta integridad celular de E. coli; el rendimiento de plásmido supera 1 g/L en un ciclo de cultivo de 30 horas. Basándose en la amplia experiencia en expresión microbiana, Yaohai Bio-Pharma ha resumido varias estrategias efectivas para monitorear y mejorar la integridad celular de E. coli durante la producción biofarmacéutica.

Técnicas para el seguimiento de la integridad celular de E. coli

Citometría de flujo: utiliza colorantes fluorescentes para diferenciar estados celulares, como el yoduro de propidio para detectar la viabilidad celular y el SYTO9 para evaluar la permeabilidad de la materia orgánica. Sin embargo, requiere el alto costo de las tinciones y operaciones complejas.

Métodos colorimétricos: reflejan la lisis celular detectando el contenido de ADN, las actividades enzimáticas, etc., en el sobrenadante, por ejemplo, utilizando el kit de reactivos PicoGreen y ensayos de actividad de fosfatasa alcalina. Sin embargo, estos métodos son engorrosos y requieren reactivos costosos.

Cromatografía líquida de alto rendimiento: se utiliza para la detección fuera de línea de concentraciones de productos extracelulares para evaluar la fuga de materia orgánica. Sin embargo, su automatización es compleja y el tiempo de análisis es largo.

Técnicas de espectroscopia vibracional: como la espectroscopia de infrarrojo cercano y de infrarrojo medio, que tienen aplicaciones potenciales pero requieren superar los desafíos de la interferencia espectral y el análisis de datos.

Espectroscopia dieléctrica: evalúa la integridad de la membrana midiendo la impedancia de las suspensiones celulares, lo que permite un monitoreo en línea en tiempo real. Sin embargo, es susceptible a interferencias y la calibración es difícil.

Biosensores: pueden detectar compuestos que se filtran desde el interior de las células o el periplasma, pero enfrentan problemas como dificultades de regeneración del sensor.

Mediciones de viscosidad y densidad: de bajo costo y rápidos de analizar, pero carecen de selectividad y requieren la consideración de datos de múltiples lotes para su evaluación.

Factores que afectan la integridad celular

Ingeniería de cepas: altera la integridad de la OM a través de la ingeniería genética, como la mutación de genes de lipoproteínas, pero puede afectar el crecimiento de la cepa.

Estrés inducido: la sobreexpresión de proteínas recombinantes genera una carga metabólica que afecta la fisiología celular, por lo que es necesaria una regulación razonable de los niveles de expresión.

Tasa de alimentación del sustrato: Tanto las tasas de alimentación excesivamente altas como las bajas afectan la lisis celular y la integridad de la OM.

Temperatura y aireación: Las altas temperaturas y la baja disponibilidad de oxígeno aumentan el estrés de expresión y la pérdida de OM, respectivamente, pero los efectos específicos varían.

Osmóticos: Se utilizan para liberar proteínas periplásmicas pero dañan la viabilidad celular, limitando su aplicación.

Conclusión Las futuras investigaciones deben profundizar en los mecanismos y condiciones de la reparación de la membrana para controlar con precisión la integridad de la membrana celular. Se espera que la optimización de los métodos de control y el análisis de los factores influyentes mejoren la calidad del producto, impulsando así el desarrollo de la industria biofarmacéutica.

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