Memanfaatkan Kekuatan Strategi Fermentasi Fed-batch Indonesia

Pichia pastoris banyak digunakan dalam produksi berbagai protein heterolog. Teknologi Fermentasi Kepadatan Sel Tinggi (HCDF), yang diterapkan melalui pemberian pakan Fed-Batch, telah berhasil mencapai produksi biofarmasi dan enzim industri dalam skala besar. Dalam media yang dikontrol secara tepat, pemanfaatan teknologi HCDF dapat memperoleh protein rekombinan dengan hasil tinggi, aktivitas tinggi, dan hemat biaya.

Penelitian terkini menunjukkan bahwa melalui strategi HCDF, berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan produksi dan aktivitas protein heterolog di Pichia pastoris. Teknologi HCDF memungkinkan pencapaian klaster sel tingkat tinggi dengan mudah di media yang ditentukan, sehingga memungkinkan perolehan protein rekombinan yang melimpah dengan aktivitas yang ditingkatkan dan biaya yang lebih rendah melalui HCDF. Namun, pemilihan strategi HCDF yang tepat untuk mengoptimalkan ekspresi tingkat tinggi protein tertentu di Pichia pastoris masih menjadi tantangan.

Fermentasi Kepadatan Sel Tinggi (HCDF)

Pichia pastoris unggul dalam produksi protein heterolog, yang disukai untuk HCDF dalam bioreaktor otomatis. HCDF memiliki 3 tahap: batch gliserol, pemberian pakan, dan induksi metanol. Yaohai Bio-Pharma memiliki lebih dari satu dekade pengalaman dalam fermentasi mikroba dan telah menangani lebih dari 400 proyek. Perusahaan ini memiliki keahlian yang luas dan teknologi yang dikembangkan dengan baik, yang memungkinkannya untuk memanfaatkan berbagai strategi HCDF guna meningkatkan efisiensi produksi protein.

Metanol berfungsi sebagai penginduksi AOX1 dan sumber karbon, tetapi konsentrasinya harus dikontrol untuk mencegah toksisitas. Mengevaluasi strategi pemberian metanol yang berbeda sangat penting untuk mengoptimalkan pertumbuhan Pichia pastoris dan ekspresi protein.

Strategi induksi metanol

Dalam strategi induksi metanol HCDF fed-batch, strategi induksi berbasis status mencakup serangkaian metodologi kontrol yang mengatur penambahan metanol tambahan melalui kontrol online/offline atau forward/reverse. Di antara strategi induksi statistik, yang utama meliputi μ-stat, Dissolved Oxygen (DO)-stat, methanol-stat, dan biomass-stat.

1.1 μ-statistik

Strategi μ-stat menjaga biomassa tetap stabil dengan mengendalikan μ, membantu reproduksibilitas, dan mempelajari efek μ pada ekspresi protein. Namun, strategi ini tidak memiliki kendali langsung terhadap metanol dan DO, sehingga berisiko menimbulkan akumulasi dan pembentukan ROS.

1.2 DO-stat

Strategi DO-stat secara tidak langsung mengatur umpan metanol dengan mengendalikan oksigen terlarut untuk mempertahankan oksigenasi, tetapi tidak memperbaiki konsentrasi dan laju pertumbuhan metanol, yang dapat memengaruhi studi ekspresi protein. Oksigenasi menimbulkan tantangan dalam fermentasi aerobik, dan meskipun suplementasi oksigen murni dapat mahal dan beracun, peningkatan tekanan merupakan pendekatan yang lebih ekonomis yang juga dapat meningkatkan aktivitas protein.

1.3 Metanol-stat

Kontrol konsentrasi metanol yang tidak memadai menimbulkan keterbatasan pada strategi μ-stat dan DO-stat. Strategi statistik metanol, yang beroperasi dalam mode on/off, rentan terhadap fluktuasi dan kurang presisi. Sebaliknya, pengontrol PID menawarkan pengaturan konsentrasi metanol yang lebih tepat, sehingga meningkatkan efektivitas fermentasi secara keseluruhan.

1.4 Statistik Biomassa

Strategi biomassa-stat mendefinisikan hubungan antara biomassa dan pemberian metanol, mengoptimalkan laju pemberian metanol untuk meningkatkan hasil protein. Pemantauan biomassa secara daring lebih praktis, dengan flow cytometry sebagai metode yang lebih disukai. Pada skala 1000L, mengoptimalkan laju pemberian metanol secara signifikan meningkatkan aktivitas enzim, hasil, dan produktivitas, mengungguli fermentasi labu.

Strategi pemberian makanan bersama

Gliserol, sebagai penghambat promotor AOX1, harus dikonsumsi sepenuhnya sebelum induksi metanol untuk menghindari penekanan produksi protein. Ko-substrat dapat meningkatkan aktivitas enzim tetapi gliserol yang berlebihan dapat membahayakan pertumbuhan dan ekspresi. Sorbitol, asam askorbat, manitol, dan lainnya dapat menggantikan gliserol, mengurangi waktu proteolisis dan kultivasi, serta meningkatkan ekspresi protein.

Bank galur memerlukan penerapan metode pengawetan yang tepat dan penempatan di lingkungan yang sesuai untuk menjaga stabilitas karakteristik galur. Yaohai Bio-Pharma dapat memenuhi persyaratan untuk pengawetan stok gliserol (melalui freezer suhu sangat rendah atau nitrogen cair) dan pengawetan ragi dan E. coli dengan pengeringan beku.

Strategi yang disebabkan oleh pembatasan

Pada Pichia pastoris, kondisi restriktif seperti DO rendah, konsentrasi metanol, dan keterbatasan oksigen meningkatkan ekspresi protein rekombinan. Kondisi keterbatasan oksigen mengaktifkan promotor AOX1 melalui akumulasi metanol, meningkatkan produksi protein sekaligus mengurangi panas. Induksi suhu rendah meningkatkan hasil, aktivitas, stabilitas, dan viabilitas sel tetapi menambah biaya pendinginan. Keterbatasan pH dan nitrogen juga membantu ekspresi, sehingga memerlukan kehati-hatian untuk menghindari masalah operasional. Keterbatasan nitrogen secara signifikan meningkatkan produktivitas protein spesifik.

Yaohai Bio-Pharma juga secara aktif mencari mitra global baik institusional maupun individu dan menawarkan kompensasi paling kompetitif di industri ini. Jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami: [email protected]