Metode untuk Meningkatkan Hasil pDNA

Produksi DNA plasmid (pDNA) bergantung pada rekombinasi genetik, yang melibatkan penghubungan gen target dan elemen lainnya untuk membentuk struktur lingkaran tertutup kovalen. Fermentasi dengan kepadatan sel tinggi Escherichia Coli dan pemurnian adalah cara utama untuk menghasilkan pDNA.

Pengembangan terapi sel dan gen (CGT) serta mRNA telah membawa lebih banyak kemungkinan untuk mencegah penyakit epidemi dan mengobati penyakit langka. Produksi industri CGT dan mRNA memerlukan pDNA berkualitas tinggi . Oleh karena itu, fermentasi yang dioptimalkan dari E. coli dan hasil tinggi pDNA adalah krusial untuk efisiensi biaya vaksin/obat CGT dan mRNA.

1. Permintaan pDNA yang semakin meningkat

Menurut Laporan Pasar Manufaktur Plasmid DNA AS, pasar CGT diperkirakan akan tumbuh dari USD 7,2 miliar pada tahun 2023 menjadi USD 23,3 miliar pada tahun 2028. Selain itu, terapi gen akan menjadi arah dominan CGT. Semakin banyak terapi CGT yang disetujui untuk peluncuran ke pasar, dan lebih banyak pipa produksi masuk ke fase klinis. Akibatnya, permintaan pDNA sedang meningkat pesat.

Selain terapi CGT, pDNA adalah bahan mentah penting untuk produksi vaksin mRNA. Dengan inovasi berkelanjutan teknologi mRNA di bidang vaksin penyakit menular, vaksin kanker, dan pengobatan penyakit langka, permintaan pDNA juga akan tumbuh dengan cepat.

2. Metode untuk meningkatkan hasil pDNA

Dengan meningkatnya permintaan akan DNA plasmid, fokus pengembangan teknologi saat ini adalah pada optimasi strategi fermentasi untuk meningkatkan hasil pDNA. Kondisi kunci untuk pengembangan proses hilir meliputi komponen medium budidaya, suhu, pH, oksigen terlarut (DO), laju produksi spesifik, dan strategi fed-batch.

Medium budidaya: Medium budidaya untuk fermentasi E. coli yang digunakan dalam produksi plasmid biasanya merupakan medium semi-sintetis. Medium ini terdiri dari sumber karbon, sumber nitrogen, garam anorganik, dan elemen jejak. Di antaranya, jenis sumber karbon dan nitrogen sangat penting bagi pertumbuhan E. coli dan akumulasi produk. Sumber karbon yang umum digunakan adalah glukosa dan glikol, sedangkan sumber nitrogen mencakup sumber nitrogen organik dan anorganik. Selain itu, rasio karbon-ke-nitrogen (C/N) yang terlalu tinggi dapat memperlambat pertumbuhan strain bakteri, sementara rasio C/N yang terlalu rendah dapat mendorong pertumbuhan cepat tetapi membatasi akumulasi produk.

Suhu : Suhu optimal untuk pertumbuhan E. coli adalah 37°C. Namun, suhu yang lebih rendah (30-37°C) dapat digunakan dalam fermentasi batch untuk mengurangi laju produksi spesifik maksimum, sehingga meningkatkan replikasi plasmid. Untuk plasmid yang peka terhadap panas, peningkatan suhu menjadi 42°C dapat memicu penggandaan jumlah salinan plasmid.

pH : pH optimal untuk pertumbuhan E. coli adalah 7±0.2. pH dari adonan fermentasi biasanya dipertahankan melalui pompa asam-basa.

DO : Rentang konsentrasi oksigen terlarut kritis untuk E. coli adalah 20%-30%. Oksigen terlarut yang tidak cukup dapat menyebabkan produksi berlebihan asam asetat, memengaruhi pertumbuhan bakteri dan bahkan menyebabkan autolisis bakteri. Oksigen terlarut yang berlebihan dapat menyebabkan keracunan oksigen. Faktor-faktor yang memengaruhi oksigen terlarut termasuk kecepatan agitasi, laju aerasi, dll.

Strategi fed-batch : Fermentasi fed-batch sering dipilih untuk produksi plasmid. Pertama-tama, ini memungkinkan pencapaian fermentasi dengan densitas sel tinggi dari E. coli, menghasilkan lebih banyak biomassa, yang menjadi dasar untuk hasil tinggi. Kedua, pertumbuhan berlebihan Escherichia coli memengaruhi stabilitas plasmid. Penambahan nutrisi pembatas menggunakan fed-batch dapat secara rasional mengontrol laju pertumbuhan E. coli , sehingga meningkatkan hasil plasmid. Strategi kontrol DO-stat umumnya digunakan untuk mengatur fed-batch selama fermentasi plasmid. Ada juga penelitian yang menunjukkan kemungkinan penggunaan strategi pH-stat.

3. Layanan yang disediakan oleh Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma telah mengembangkan platform matang untuk produksi plasmid. Selain itu, Yaohai Bio-Pharma telah mengoptimalkan medium budidaya dasar, medium pakan, dan strategi kontrol fermentasi. Dalam siklus budidaya 30 jam, hasil plasmid melebihi 1g/L.

Selain itu, Yaohai Bio-Pharma mampu menyediakan solusi optimasi proses berdasarkan metode faktor tunggal atau Desain Eksperimen (DoE) untuk plasmid dan bakteri inang yang berbeda. Yaohai Bio-Pharma bertujuan untuk memenuhi kebutuhan klien terhadap hasil produksi plasmid dan kualitas yang tinggi.

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