バイオ医薬品生産におけるE. coli細胞の完全性の最適化

バイオ医薬品の分野では、大腸菌（E. coli）が再構成タンパク質の発現にホストとして重要な役割を果たしています。大腸菌の細胞の健全性は、タンパク質の収量、品質、および生産コストにとって重要です。この健全性は主に内膜（IM）と外膜（OM）の構造および機能に関係しています。

ヤオハイ・バイオファーマは、大腸菌の発酵と再構成タンパク質の発現において15年以上の経験を持っています。我々はさまざまな戦略を用いて高い大腸菌の細胞健全性を維持し、30時間の培養サイクルでプラミド収量が1g/Lを超えます。微生物発現における広範な経験に基づき、ヤオハイ・バイオファーマはバイオ医薬品生産中の大腸菌の細胞健全性を監視および改善するためのいくつかの効果的な戦略をまとめました。

大腸菌の細胞健全性を監視する技術

フローサイトメトリー：プロピジウムヨードで細胞の生存能を検出したり、SYTO9でOMの透過性を評価するために蛍光色素を使用して細胞状態を区別します。しかし、染色剤の高コストと複雑な操作が必要です。

カラーメトリック法：ピコグリーン試薬キットやアルカリホスファターゼ活性アッセイなどを使い、上清中のDNA含有量や酵素活性などを検出して細胞融解を反映します。これらの方法は手間がかかり、高価な試薬が必要です。

高速液体クロマトグラフィー：OM漏れを評価するために、細胞外産物濃度をオフラインで検出するために使用されます。しかし、自動化が複雑であり、分析時間も長くなります。

振動スペクトル法：近赤外線および中赤外線スペクトル法などがあり、潜在的な応用がありますが、スペクトル干渉とデータ解析の課題を克服する必要があります。

ダイエレクトリック分光法: 細胞懸濁液のインピーダンスを測定して膜の完全性を評価し、リアルタイムでのオンラインモニタリングを可能にします。しかし、干渉を受けやすく、校正が困難です。

バイオセンサー: 細胞内またはペリプラズムから漏れた化合物を検出できますが、センサーの再生が難しいなどの問題があります。

粘度および密度測定: コストが低く、分析が迅速ですが、選択性に欠けており、判断のために複数バッチのデータを考慮する必要があります。

細胞の完全性に影響を与える要因

品種改良: 遺伝子工学を用いてOMの完全性を変化させます（例：リポタンパク質遺伝子の突然変異）、しかし、品種の成長に影響を与える可能性があります。

誘導ストレス: 再構成タンパク質の過剰発現は代謝負荷を引き起こし、細胞生理に影響を与えます。したがって、発現レベルの適切な調整が必要です。

基質供給速度: 過度に高いまたは低い供給速度はいずれも細胞溶解およびOMの完全性に影響を与えます。

温度と酸素供給: 高温と低酸素状態はそれぞれ発現ストレスとOMの漏出を増加させるが、具体的な影響はさまざまである。

浸透圧: 外膜間隙タンパク質を放出するために使用されるが、細胞の生存能力に損害を与えるため、その応用には制限がある。

結論 今後の研究では、膜修復のメカニズムや条件についてさらに深く掘り下げ、細胞膜の完全性を正確に制御する必要がある。監視方法の最適化や影響要因の分析により、製品品質が向上し、バイオ医薬品産業の発展が促進されることが期待される。

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