連続バッチ発酵戦略の力を利用する

ピチア・パストリスは、さまざまな異種タンパク質の生産に広く使用されています。連続添加方式（Fed-Batch）を用いた高細胞密度発酵（HCDF）技術は、バイオ医薬品や工業用酵素の大規模生産に成功しています。精密に制御された培地において、HCDF技術を使用することで、高収量、高活性、かつコスト効率の良い再構成タンパク質を得ることができます。

最近の研究では、HCDF戦略を通じて、ピチア・パストリスにおける異種タンパク質の生産量と活性を向上させるための努力が行われています。HCDF技術は、規定培地中で高いレベルの細胞集団を容易に達成でき、これによりHCDFを通じて活性が向上しコストが削減された豊富な再構成タンパク質を取得できます。しかし、特定のタンパク質の高レベルな発現を最適化するための適切なHCDF戦略を選択することは依然として課題です。

High-Cell-Density Fermentation (HCDF)

Pichia pastoris は異種タンパク質の生産に優れており、自動バイオリアクターでの HCDF に適しています。HCDF にはグリセロールバッチ、給餌、メタノール誘導の3段階があります。ヤオハイ・バイオ・ファーマは微生物発酵分野で10年以上の経験を持ち、400件以上のプロジェクトを手掛けてきました。同社は豊富な専門知識と確立された技術を有しており、さまざまな HCDF 戦略を用いてタンパク質生産の効率を向上させています。

メタノールは AOX1 の誘導因子であり炭素源でもありますが、毒性を防ぐためにその濃度を制御する必要があります。Pichia pastoris の成長とタンパク質発現を最適化するために、異なるメタノール給餌戦略を評価することが重要です。

メタノール誘導戦略

連続培養のHCDFメタノール誘導戦略において、状態ベースの誘導戦略は、オンライン／オフラインまたはフォワード／リバース制御を通じてメタノールの補充を調整する一連の制御手法を含みます。統計的な誘導戦略の中でも主なものは、μ-stat、溶解酸素（DO）-stat、メタノール-stat、およびバイオマス-statです。

1.1 μ-stat

μ-stat戦略は、μを制御することでバイオマスを一定に保ち、再現性を支援し、蛋白質発現に対するμの影響を研究します。しかし、直接的なメタノールやDOの制御が欠けており、蓄積やROS生成のリスクがあります。

1.2 DO-stat

DO-stat戦略は、溶解酸素を制御することで間接的にメタノール供給を調節し、酸素供給を維持しますが、メタノール濃度や成長率は固定されず、これはタンパク質発現の研究に影響を与える可能性があります。酸素供給は好気性発酵における課題であり、純粋な酸素の補充はコストがかかり毒性を持つことがあるため、圧力増強はより経済的で、タンパク質活性も向上させるアプローチです。

1.3 メタノール-stat

メタノール濃度の不十分な制御は、μ-statおよびDO-stat戦略双方に制約を与えます。オン／オフモードで動作するメタノール統計戦略は変動しやすく、精度に欠けます。一方で、PIDコントローラーはメタノール濃度をより精密に調整し、発酵効果を高めます。

1.4 生体質量-stat

バイオマス-スタット戦略は、バイオマスとメタノール供給の関係を定義し、メタノール供給率を最適化してタンパク質収量を向上させます。バイオマスのオンラインモニタリングはより実用的であり、フローサイトメトリーが好ましい方法です。1000L規模では、メタノール供給率を最適化することで、酵素活性、収量、生産性が大幅に向上し、フラスコ発酵を上回ります。

共給給戦略

AOX1プロモーター阻害剤としてのグリセロールは、タンパク質生成を抑制するため、メタノール誘導前に完全に消費される必要があります。共基質は酵素活性を高める可能性がありますが、過剰なグリセロールは成長や表現に悪影響を与えることがあります。ソルビトール、ビタミンC、マンニトールなどはグリセロールの代用品となり、タンパク質分解を減らし、培養時間を短縮し、タンパク質表現を向上させます。

ストレインバンクでは、ストレイン特性の安定性を維持するために適切な保存方法を採用し、適切な環境に配置する必要があります。ヤオハイ・バイオファーマは、グリセロールストック保存（超低温冷凍庫または液体窒素を使用）およびイーストやE. coliの凍結乾燥保存の要件を満たすことができます。

制限誘導戦略

ピチア・パストリスでは、低DO、メタノール濃度、酸素制限などの制約条件が再組合せタンパク質の発現を促進します。酸素制限条件下では、メタノールの蓄積によりAOX1プロモーターが活性化され、熱を抑える一方でタンパク質の産生量が増加します。低温誘導は収量、活性、安定性、細胞生存率を向上させますが、冷却コストがかかるというデメリットがあります。pHと窒素制限も発現に役立ちますが、操作上の問題を避けるために注意が必要です。特に窒素制限は特定のタンパク質量産性を大幅に向上させます。

ヤオハイ・バイオファーマは、また積極的に世界的な機関や個人のパートナーを求め、業界で最も競争力のある報酬を提供しています。ご質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください： [email protected]