Menetelmät pDNA:n saannon parantamiseksi Suomi

Plasmidi-DNA:n (pDNA) tuotanto perustuu geneettiseen rekombinaatioon, johon liittyy kohdegeenin ja muiden elementtien yhdistäminen kovalenttisesti suljetun pyöreän rakenteen muodostamiseksi. Korkean solutiheyden käyminen Escherichia coli ja puhdistaminen ovat tärkeimmät tavat tuottaa pDNA:ta.

Solu- ja geeniterapian (CGT) ja mRNA:n kehitys on tuonut lisää mahdollisuuksia epidemioiden ehkäisyyn ja harvinaisten sairauksien hoitoon. CGT:n ja mRNA:n teollinen tuotanto vaatii korkealaatuinen pDNA. Siksi, optimoitu fermentaatio E. coli ja pDNA:n korkea saanto ovat ratkaisevan tärkeitä CGT- ja mRNA-rokotteiden/lääkkeiden kustannustehokkuuden kannalta.

1. pDNA:n kasvava kysyntä

US Plasmid DNA Manufacturing Market Reportin mukaan CGT-markkinoiden odotetaan kasvavan 7.2 miljardista dollarista vuonna 2023 23.3 miljardiin dollariin vuonna 2028. Lisäksi geeniterapiasta tulee CGT:n hallitseva suunta. Yhä useampia CGT-hoitoja hyväksytään markkinoille tuotavaksi, ja kliiniseen vaiheeseen on tulossa lisää putkia. Tämän seurauksena pDNA:n kysyntä kasvaa jyrkästi.

CGT-hoitojen lisäksi pDNA on olennainen raaka-aine mRNA-rokotteiden valmistuksessa. MRNA-teknologian jatkuvan innovaation myötä tartuntatautirokotteiden, syöpärokotteiden ja harvinaisten sairauksien hoitojen aloilla myös pDNA:n kysyntä kasvaa nopeasti.

2. Menetelmät pDNA:n saannon parantamiseksi

Plasmidi-DNA:n kysynnän kasvaessa nykyisen teknologian kehittämisen painopiste on fermentaatiostrategioiden optimoinnissa pDNA:n saannon parantamiseksi. Ylävirran prosessikehityksen avainedellytyksiä ovat viljelyväliaineen komponentit, lämpötila, pH, liuennut happi (DO), spesifinen tuotantonopeus ja syöttöerästrategiat.

Viljelyalusta: Viljelyalusta fermentointiin E. coli Plasmidituotannossa käytetty aine on tyypillisesti puolisynteettinen alusta. Se koostuu hiilen lähteistä, typen lähteistä, epäorgaanisista suoloista ja hivenaineista. Niistä hiili- ja typpilähteiden tyypit ovat ratkaisevia kasvun kannalta E. coli ja tuotteiden kertymistä. Yleisimmin käytettyjä hiilen lähteitä ovat glukoosi ja glyseroli, ja typen lähteitä ovat orgaaniset ja epäorgaaniset typen lähteet. Lisäksi liian korkea hiili-typpisuhde (C/N) voi hidastaa bakteerikannan kasvua, kun taas liian alhainen C/N-suhde voi edistää nopeaa kasvua, mutta rajoittaa tuotteen kertymistä.

Lämpötila: Optimaalinen lämpötila kasvulle E. coli on 37°C. Eräfermentoinnissa voidaan kuitenkin käyttää alhaisempia lämpötiloja (30-37 °C) maksimaalisen spesifisen tuotantonopeuden vähentämiseksi, mikä lisää plasmidin replikaatiota. Lämmönherkille plasmideille lämpötilan nostaminen 42 °C:seen voi indusoida plasmidin kopioluvun kaksinkertaistumisen.

pH: Optimaalinen pH kasvulle E. coli on 7±0.2. Käymisliemen pH-arvoa ylläpidetään yleensä happo-emäspumppujen avulla.

DO: Kriittinen liuenneen hapen pitoisuusalue E. coli on 20-30%. Riittämätön liuennut happi voi johtaa liialliseen etikkahapon tuotantoon, mikä vaikuttaa bakteerien kasvuun ja jopa aiheuttaa bakteerien autolyysiä. Liiallinen liuennut happi voi aiheuttaa happimyrkytyksen. Liuenneen happeen vaikuttavia tekijöitä ovat sekoitusnopeus, ilmastusnopeus jne.

Fed-batch-strategia: Fed-batch fermentaatio valitaan usein plasmidin tuotantoon. Ensinnäkin se edistää korkean solutiheyden käymistä E. coli, tuloksena on enemmän biomassaa, joka toimii perustana korkealle satolle. Toiseksi Escherichia colin liian nopea kasvu vaikuttaa plasmidin stabiilisuuteen. Rajoittavien ravinteiden lisääminen syöttöerällä voi rationaalisesti hallita kasvunopeutta E. coli, mikä lisää plasmidisaantoa. DO-stat-kontrollistrategiaa käytetään yleisesti säätelemään syöttöerää plasmidifermentaation aikana. On myös tutkimusta, joka osoittaa pH-stat-strategian toteutettavuuden.

3. Yaohai Bio-Pharman tarjoamat palvelut

Yaohai Bio-Pharma on kehittänyt kypsän alustan plasmidin tuotantoon. Lisäksi Yaohai Bio-Pharma optimoi perusviljelyalustan, syöttöalustan ja käymisen hallintastrategian. 30 tunnin viljelysyklissä plasmidisaanto ylittää 1 g/l.

Lisäksi Yaohai Bio-Pharma pystyy tarjoamaan prosessin optimointiratkaisuja, jotka perustuvat yksitekijä- tai Design of Experiments (DoE) -menetelmiin eri plasmideille ja isäntäbakteereille. Yaohai Bio-Pharma pyrkii täyttämään asiakkaiden korkean plasmidisaannon ja -laadun vaatimukset.

Yaohai Bio-Pharma etsii myös aktiivisesti institutionaalisia tai yksittäisiä globaaleja kumppaneita ja tarjoaa alan kilpailukykyisimmän palkkion. Jos sinulla on kysyttävää, ota rohkeasti yhteyttä: [email protected]