Metode za poboljšanje prinosa pDNA Hrvatska

Proizvodnja plazmidne DNA (pDNA) oslanja se na genetsku rekombinaciju, koja uključuje povezivanje ciljnog gena i drugih elemenata u kovalentno zatvorenu kružnu strukturu. Fermentacija visoke gustoće stanica Escherichia coli i pročišćavanje su glavni načini proizvodnje pDNA.

Razvoj stanične i genske terapije (CGT) i mRNA donio je više mogućnosti za prevenciju epidemijskih bolesti i liječenje rijetkih bolesti. Industrijska proizvodnja CGT i mRNA zahtijeva visokokvalitetna pDNA, Stoga, optimizirana fermentacija E. coli i visok prinos pDNA ključni su za isplativost CGT i mRNA cjepiva/lijekova.

1. Sve veća potražnja za pDNA

Prema US Plasmid DNA Manufacturing Market Report, očekuje se da će tržište CGT-a porasti sa 7.2 milijarde USD u 2023. na 23.3 milijarde USD u 2028. Osim toga, genska terapija će postati dominantan smjer CGT-a. Sve veći broj CGT terapija odobrava se za lansiranje na tržište, a sve više cjenovnika ulazi u kliničku fazu. Kao rezultat toga, potražnja za pDNA raste.

Uz CGT terapije, pDNA je bitna sirovina za proizvodnju mRNA cjepiva. Uz stalne inovacije mRNA tehnologije u području cjepiva protiv zaraznih bolesti, cjepiva protiv raka i liječenja rijetkih bolesti, potražnja za pDNA također će brzo rasti.

2. Metode za poboljšanje prinosa pDNA

Uz sve veću potražnju za plazmidnom DNA, trenutni fokus razvoja tehnologije je na optimiziranju strategija fermentacije za poboljšanje prinosa pDNA. Ključni uvjeti za razvoj prethodnog procesa uključuju komponente medija za kulturu, temperaturu, pH, otopljeni kisik (DO), specifičnu stopu proizvodnje i strategije punjenja.

Srednja Kultura: Medij kulture za fermentaciju E. coli koji se koristi u proizvodnji plazmida je tipično polusintetski medij. Sastoji se od izvora ugljika, izvora dušika, anorganskih soli i elemenata u tragovima. Među njima, vrste izvora ugljika i dušika ključne su za rast E. coli i akumulacija proizvoda. Često korišteni izvori ugljika su glukoza i glicerol, a izvori dušika uključuju organske i anorganske izvore dušika. Dodatno, pretjerano visok omjer ugljika i dušika (C/N) može usporiti rast bakterijskog soja, dok pretjerano nizak omjer C/N može potaknuti brz rast, ali ograničiti nakupljanje proizvoda.

Temperatura: Optimalna temperatura za rast E. coli je 37°C. Međutim, niže temperature (30-37°C) mogu se koristiti u šaržnoj fermentaciji kako bi se smanjila maksimalna specifična brzina proizvodnje, čime se povećava replikacija plazmida. Za plazmide osjetljive na toplinu, povećanje temperature na 42°C može izazvati udvostručenje broja kopija plazmida.

pH: Optimalan pH za rast E. coli je 7±0.2. pH fermentacijske smjese obično se održava kiselo-baznim pumpama.

DO: Kritično područje koncentracije otopljenog kisika za E. coli iznosi 20%-30%. Nedovoljna količina otopljenog kisika može dovesti do prekomjerne proizvodnje octene kiseline, utječući na rast bakterija, pa čak i uzrokujući autolizu bakterija. Prekomjerna količina otopljenog kisika može uzrokovati trovanje kisikom. Čimbenici koji utječu na otopljeni kisik uključuju brzinu miješanja, brzinu prozračivanja itd.

Fed-batch strategija: Fed-batch fermentacija se često bira za proizvodnju plazmida. Prvo, pogoduje postizanju fermentacije visoke gustoće stanica E coli, što rezultira većom biomasom, koja služi kao osnova za visoke prinose. Drugo, pretjerano brz rast Escherichie coli utječe na stabilnost plazmida. Dodavanje restriktivnih hranjivih tvari korištenjem šarže s hranjenjem može racionalno kontrolirati stopu rasta E. coli, čime se povećava prinos plazmida. Strategija DO-stat kontrole obično se koristi za regulaciju dovoda tijekom fermentacije plazmida. Postoje i istraživanja koja ukazuju na izvedivost pH-stat strategije.

3. Usluge koje pruža Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma razvila je zrelu platformu za proizvodnju plazmida. Osim toga, Yaohai Bio-Pharma optimizirao je osnovni medij kulture, medij za hranjenje i strategiju kontrole fermentacije. Unutar ciklusa uzgoja od 30 sati, prinos plazmida prelazi 1g/L.

Uz to, Yaohai Bio-Pharma je sposobna pružiti rješenja za optimizaciju procesa temeljena na metodama jednog faktora ili metodama dizajna eksperimenata (DoE) za različite plazmide i bakterije domaćine. Yaohai Bio-Pharma ima za cilj ispuniti zahtjeve klijenata za visokim prinosom i kvalitetom plazmida.

Yaohai Bio-Pharma također aktivno traži institucionalne ili pojedinačne globalne partnere i nudi najkonkurentniju naknadu u industriji. Ukoliko imate pitanja, slobodno se obratite: [email protected]