Optimisation de l'intégrité cellulaire d'E. coli pour la production biopharmaceutique

Dans le domaine des biopharmaceutiques, Escherichia coli (E. coli) joue un rôle vital en tant que hôte pour l'expression de protéines recombinantes. L'intégrité cellulaire de E. coli est cruciale pour le rendement, la qualité des protéines et les coûts de production. Cette intégrité repose principalement sur la structure et la fonction de la membrane interne (MI) et de la membrane externe (ME).

Yaohai Bio-Pharma a 15 ans d'expérience dans la fermentation et l'expression de protéines recombinantes chez E. coli. Nous utilisons différentes stratégies pour maintenir une haute intégrité cellulaire de E. coli, le rendement en plasmide dépasse 1g/L dans un cycle de culture de 30 heures. En nous appuyant sur notre vaste expérience de l'expression microbienne, Yaohai Bio-Pharma a résumé plusieurs stratégies efficaces pour surveiller et améliorer l'intégrité cellulaire de E. coli lors de la production biopharmaceutique.

Techniques de surveillance de l'intégrité cellulaire de E. coli

Cytométrie en flux : Utilise des colorants fluorescents pour différencier les états cellulaires, tels que l'iode propidium pour détecter la viabilité cellulaire et le SYTO9 pour évaluer la perméabilité de la MO. Cependant, elle nécessite un coût élevé des colorants et des opérations complexes.

Méthodes colorimétriques : Révèlent la lyse cellulaire en détectant le contenu en ADN, les activités enzymatiques, etc., dans le surnageant, comme l'utilisation du kit réactif PicoGreen et les tests d'activité de la phosphatase alcaline. Ces méthodes sont toutefois fastidieuses et nécessitent des réactifs coûteux.

Chromatographie liquide à haute performance : Utilisée pour la détection hors ligne des concentrations de produits extracellulaires afin d'évaluer la fuite de la MO. Cependant, son automatisation est complexe et le temps d'analyse est long.

Techniques de spectroscopie vibrationnelle : Comme la spectroscopie infrarouge proche et moyenne, qui ont des applications potentielles mais nécessitent de surmonter les interférences spectrales et les défis de l'analyse des données.

Spectroscopie diélectrique : Évalue l'intégrité de la membrane en mesurant l'impédance des suspensions cellulaires, permettant une surveillance en ligne en temps réel. Cependant, elle est sujette aux interférences et la calibration est difficile.

Biosenseurs : Peuvent détecter les composés fuyant à l'intérieur des cellules ou du périplasme, mais rencontrent des problèmes tels que des difficultés de régénération du senseur.

Mesures de viscosité et de densité : Faibles coûts et analyses rapides, mais manquent de sélectivité et nécessitent de prendre en compte les données multi-lots pour le jugement.

Facteurs affectant l'intégrité cellulaire

Ingénierie des souches : Modifie l'intégrité de la membrane externe (OM) par ingénierie génétique, comme la mutation des gènes des lipoprotéines, mais peut impacter la croissance de la souche.

Stress induit : Surexpression des protéines recombinantes entraînant un fardeau métabolique, affectant la physiologie cellulaire. Par conséquent, une régulation raisonnable des niveaux d'expression est nécessaire.

Taux d'alimentation en substrat : Les taux d'alimentation trop élevés ou trop bas affectent la lyse cellulaire et l'intégrité de la membrane externe (OM).

Température et aération : Les hautes températures et une faible disponibilité en oxygène augmentent respectivement le stress d'expression et la fuite de OM, mais les effets spécifiques varient.

Osmotique : Utilisé pour libérer les protéines périplesmatiques, mais endommage la viabilité cellulaire, limitant ainsi leur application.

Conclusion : Les recherches futures doivent approfondir les mécanismes et conditions de réparation des membranes pour contrôler précisément l'intégrité de la membrane cellulaire. L'optimisation des méthodes de surveillance et l'analyse des facteurs influençants sont susceptibles d'améliorer la qualité des produits, favorisant ainsi le développement de l'industrie biopharmaceutique.

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