روش‌هایی برای بهبود بازده pDNA

تولید DNA پلاسمید (pDNA) به نوترکیبی ژنتیکی متکی است، که شامل اتصال ژن هدف و سایر عناصر برای تشکیل یک ساختار دایره ای بسته کووالانسی است. تخمیر با تراکم سلولی بالا اشریشیا کولی و خالص سازی راه های اصلی تولید pDNA است.

توسعه سلول و ژن درمانی (CGT) و mRNA امکانات بیشتری را برای پیشگیری از بیماری های همه گیر و درمان بیماری های نادر به ارمغان آورده است. تولید صنعتی CGT و mRNA نیاز دارد pDNA با کیفیت بالااست. بنابراین، تخمیر بهینه از باکتری E. coli و بازده بالای pDNA برای مقرون به صرفه بودن واکسن/داروهای CGT و mRNA بسیار مهم هستند.

1. افزایش تقاضا برای pDNA

بر اساس گزارش بازار تولید DNA پلاسمید ایالات متحده، انتظار می رود بازار CGT از 7.2 میلیارد دلار در سال 2023 به 23.3 میلیارد دلار در سال 2028 رشد کند. علاوه بر این، ژن درمانی به سمت غالب CGT تبدیل خواهد شد. تعداد فزاینده ای از درمان های CGT برای راه اندازی بازار تایید می شوند و خطوط لوله بیشتری وارد فاز بالینی می شوند. در نتیجه، تقاضا برای pDNA در حال افزایش است.

علاوه بر درمان‌های CGT، pDNA یک ماده خام ضروری برای تولید واکسن‌های mRNA است. با نوآوری مداوم فناوری mRNA در زمینه واکسن های بیماری های عفونی، واکسن های سرطان و درمان بیماری های نادر، تقاضا برای pDNA نیز به سرعت رشد خواهد کرد.

2. روش هایی برای بهبود بازده pDNA

با افزایش تقاضا برای DNA پلاسمید، تمرکز توسعه فناوری فعلی بر بهینه سازی استراتژی های تخمیر برای بهبود بازده pDNA است. شرایط کلیدی برای توسعه فرآیند بالادستی شامل اجزای محیط کشت، دما، pH، اکسیژن محلول (DO)، نرخ تولید خاص، و استراتژی‌های تغذیه دسته‌ای است.

محیط کشت: محیط کشت برای تخمیر باکتری E. coli در تولید پلاسمید استفاده می شود به طور معمول یک محیط نیمه مصنوعی است. از منابع کربن، منابع نیتروژن، نمک های معدنی و عناصر کمیاب تشکیل شده است. در این میان، انواع منابع کربن و نیتروژن برای رشد بسیار مهم هستند باکتری E. coli و انباشت محصولات منابع کربن معمولاً مورد استفاده گلوکز و گلیسرول هستند و منابع نیتروژن شامل منابع نیتروژن آلی و معدنی است. علاوه بر این، نسبت کربن به نیتروژن بیش از حد بالا (C/N) می تواند رشد سویه باکتری را کند کند، در حالی که نسبت C/N بسیار پایین می تواند باعث رشد سریع شود اما تجمع محصول را محدود می کند.

درجه حرارت: دمای مطلوب برای رشد باکتری E. coli 37 درجه سانتی گراد است. با این حال، دماهای پایین تر (30-37 درجه سانتیگراد) را می توان در تخمیر دسته ای استفاده کرد تا حداکثر نرخ تولید ویژه را کاهش دهد، بنابراین تکثیر پلاسمید را افزایش می دهد. برای پلاسمیدهای حساس به حرارت، افزایش دما تا 42 درجه سانتیگراد می تواند باعث دو برابر شدن تعداد کپی پلاسمید شود.

pH: pH بهینه برای رشد باکتری E. coli 7±0.2 است. pH آبگوشت تخمیر معمولاً از طریق پمپ های اسید-باز حفظ می شود.

DO: محدوده غلظت اکسیژن محلول بحرانی برای باکتری E. coli 20 تا 30 درصد است. اکسیژن محلول ناکافی می تواند منجر به تولید بیش از حد اسید استیک شود و بر رشد باکتری ها تأثیر بگذارد و حتی باعث اتولیز باکتریایی شود. اکسیژن محلول بیش از حد می تواند باعث مسمومیت با اکسیژن شود. عواملی که بر اکسیژن محلول تأثیر می گذارند عبارتند از: سرعت هم زدن، سرعت هوادهی و غیره.

استراتژی دسته ای فدرال رزرو: تخمیر Fed-batch اغلب برای تولید پلاسمید انتخاب می شود. اولاً، برای دستیابی به تخمیر با تراکم سلولی بالا مفید است E. coli ، منجر به زیست توده بیشتر می شود که به عنوان پایه ای برای عملکرد بالا عمل می کند. ثانیا، رشد بیش از حد سریع اشریشیا کلی بر پایداری پلاسمید تأثیر می گذارد. افزودن مواد مغذی محدود کننده با استفاده از فید بچ می تواند به طور منطقی نرخ رشد را کنترل کند باکتری E. coli، در نتیجه بازده پلاسمید را افزایش می دهد. استراتژی کنترل DO-stat معمولاً برای تنظیم تغذیه دسته ای در طی تخمیر پلاسمید استفاده می شود. همچنین تحقیقاتی وجود دارد که امکان‌پذیری استراتژی pH-stat را نشان می‌دهد.

3. خدمات ارائه شده توسط Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma یک پلت فرم بالغ برای تولید پلاسمید ایجاد کرده است. علاوه بر این، Yaohai Bio-Pharma محیط کشت پایه، محیط خوراک و استراتژی کنترل تخمیر را بهینه کرد. در یک چرخه کشت 30 ساعته، بازده پلاسمید بیش از 1 گرم در لیتر است.

علاوه بر این، Yaohai Bio-Pharma قادر به ارائه راه‌حل‌های بهینه‌سازی فرآیند مبتنی بر روش‌های تک عاملی یا طراحی آزمایش‌ها (DoE) برای پلاسمیدهای مختلف و باکتری‌های میزبان است. هدف Yaohai Bio-Pharma برآوردن نیازهای مشتریان برای عملکرد و کیفیت پلاسمید بالا است.

Yaohai Bio-Pharma نیز فعالانه به دنبال شرکای سازمانی یا فردی جهانی است و رقابتی ترین غرامت را در صنعت ارائه می دهد. در صورت داشتن هرگونه سوال، لطفا با ما تماس بگیرید: [email protected]