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

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

Yaohai Bio-Pharma a 15 ans d'expérience dans la fermentation d'E. coli et l'expression de protéines recombinantes. Nous utilisons diverses stratégies pour maintenir une intégrité cellulaire élevée d'E. coli, le rendement plasmidique dépasse 1 g/L dans un cycle de culture de 30 heures. S'appuyant sur sa vaste expérience en expression microbienne, Yaohai Bio-Pharma a résumé plusieurs stratégies efficaces pour surveiller et améliorer l'intégrité cellulaire d'E. coli pendant la production biopharmaceutique.

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

Cytométrie de flux : utilise des colorants fluorescents pour différencier les états cellulaires, tels que l'iodure de propidium pour détecter la viabilité cellulaire et le SYTO9 pour évaluer la perméabilité de la matière organique. Cependant, elle nécessite le coût élevé des colorants et des opérations complexes.

Méthodes colorimétriques : elles reflètent la lyse cellulaire en détectant la teneur en ADN, les activités enzymatiques, etc., dans le surnageant, par exemple en utilisant le kit de réactifs PicoGreen et les tests d'activité de la phosphatase alcaline. Ces méthodes sont cependant lourdes et nécessitent des réactifs coûteux.

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

Techniques de spectroscopie vibrationnelle : telles que la spectroscopie proche infrarouge et infrarouge moyen, qui ont des applications potentielles mais nécessitent de surmonter les défis liés aux interférences spectrales et à l'analyse des données.

Spectroscopie diélectrique : évalue l'intégrité de la membrane en mesurant l'impédance des suspensions cellulaires, ce qui permet une surveillance en ligne en temps réel. Cependant, elle est sensible aux interférences et l'étalonnage est difficile.

Biocapteurs : Ils peuvent détecter des composés provenant de fuites cellulaires ou du périplasme, mais sont confrontés à des problèmes tels que des difficultés de régénération des capteurs.

Mesures de viscosité et de densité : peu coûteuses et rapides à analyser, mais manquent de sélectivité et nécessitent la prise en compte de données multi-lots pour le jugement.

Facteurs affectant l'intégrité cellulaire

Ingénierie des souches : modifie l'intégrité de la matière organique par génie génétique, comme la mutation des gènes des lipoprotéines, mais peut avoir un impact sur la croissance de la souche.

Stress induit : la surexpression de protéines recombinantes entraîne une charge métabolique qui affecte la physiologie cellulaire. Une régulation raisonnable des niveaux d'expression est donc nécessaire.

Taux d'alimentation du substrat : des taux d'alimentation trop élevés ou trop faibles affectent la lyse cellulaire et l'intégrité de la matière organique.

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

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

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

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