Optimización de la Integridad Celular de E. coli para la Producción de Biofármacos

En el campo de los biofármacos, Escherichia coli (E. coli) desempeña un papel vital como huésped 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 se centra principalmente en la estructura y función de la membrana interna (MI) y la membrana externa (ME).

Yaohai Bio-Pharma tiene 15 años de experiencia en la fermentación de E. coli y la expresión de proteínas recombinantes. Utilizamos diversas estrategias para mantener una alta integridad celular de E. coli, y el rendimiento del plásmido supera los 1g/L dentro de un ciclo de cultivo de 30 horas. Basándonos 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 de biofármacos.

Técnicas para monitorear la integridad celular de E. coli

Citometría de Flujo: Utiliza tintes fluorescentes para diferenciar estados celulares, como el yoduro de propidio para detectar la viabilidad celular y SYTO9 para evaluar la permeabilidad de la MM. Sin embargo, requiere el alto costo de los colorantes y operaciones complejas.

Métodos Colorimétricos: Reflejan la lisis celular detectando el contenido de ADN, actividades enzimáticas, etc., en el sobrenadante, como el uso del kit de reactivo PicoGreen y ensayos de actividad de fosfatasa alcalina. Estos métodos, sin embargo, son engorrosos y requieren reactivos costosos.

Cromatografía Líquida de Alta Rendimiento: Se utiliza para la detección fuera de línea de las concentraciones de productos extracelulares para evaluar la fuga de la MM. Sin embargo, su automatización es compleja y el tiempo de análisis es largo.

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

Espectroscopía Dielectrica: Evalúa la integridad de la membrana midiendo la impedancia de suspensiones celulares, permitiendo 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 dentro de las células o el periplasma, pero enfrentan problemas como dificultades en la regeneración del sensor.

Medición de Viscosidad y Densidad: Baja en costo y rápida en análisis, pero carecen de selectividad y requieren considerar datos de múltiples lotes para la evaluación.

Factores que Afectan la Integridad Celular

Ingeniería de Cepas: Altera la integridad de la MEM a través de la ingeniería genética, como mutar genes de lipoproteínas, pero puede impactar el crecimiento de la cepa.

Estrés Inducido: La sobreexpresión de proteínas recombinantes lleva a una carga metabólica, afectando la fisiología celular. Por lo tanto, es necesario regular razonablemente los niveles de expresión.

Tasa de Alimentación de Sustrato: Tanto tasas de alimentación excesivamente altas como bajas afectan la lisis celular y la integridad de la MEM.

Temperatura y Aeração: Las altas temperaturas y la baja disponibilidad de oxígeno aumentan el estrés de expresión y la fuga de OM, respectivamente, aunque los efectos específicos varían.

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

Conclusión: La investigación futura debe profundizar en los mecanismos y condiciones de reparación de membranas para controlar con precisión la integridad de la membrana celular. Optimizar métodos de monitoreo y analizar factores de influencia se espera que mejoren la calidad del producto, impulsando así el desarrollo de la industria biofarmacéutica.

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