バイオ医薬品製造のための大腸菌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) が組み換えタンパク質の発現のホストとして重要な役割を果たしています。E. coli の細胞の完全性は、タンパク質の収量、品質、および生産コストにとって非常に重要です。この完全性は、主に内膜 (IM) と外膜 (OM) の構造と機能に関係しています。

Yaohai Bio-Pharma は、大腸菌の発酵と組み換えタンパク質の発現に 15 年の経験があります。当社は、大腸菌の細胞完全性を維持するためにさまざまな戦略を採用しており、培養サイクル 1 時間以内のプラスミド収量は 30g/L を超えています。微生物発現の豊富な経験を活かし、Yaohai Bio-Pharma はバイオ医薬品製造中に大腸菌の細胞完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: 細胞生存率の検出にはヨウ化プロピジウム、OM 透過性の評価には SYTO9 などの蛍光染料を使用して細胞の状態を区別します。ただし、染色に高額な費用がかかり、操作も複雑になります。

比色法: PicoGreen 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用して、上清中の DNA 含有量、酵素活性などを検出することで細胞溶解を反映します。ただし、これらの方法は面倒で、高価な試薬が必要です。

高速液体クロマトグラフィー: 細胞外生成物の濃度をオフラインで検出し、OM 漏出を評価するために使用されます。ただし、自動化が複雑で、分析時間が長くなります。

振動分光法技術: 近赤外線分光法や中赤外線分光法など、潜在的な応用分野がありますが、スペクトル干渉やデータ分析の課題を克服する必要があります。

誘電分光法: 細胞懸濁液のインピーダンスを測定することで膜の完全性を評価し、リアルタイムのオンライン監視を可能にします。ただし、干渉の影響を受けやすく、校正が困難です。

バイオセンサー: 細胞内または細胞周縁部から漏れた化合物を検出できますが、センサーの再生が困難などの問題があります。

粘度と密度の測定: コストが低く、分析が迅速ですが、選択性に欠け、判断には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

菌株エンジニアリング: リポタンパク質遺伝子の変異などの遺伝子工学を通じて OM の完全性を変更しますが、菌株の成長に影響を与える可能性があります。

誘発ストレス: 組み換えタンパク質の過剰発現は代謝負荷をもたらし、細胞生理機能に影響を与えます。したがって、発現レベルの適切な制御が必要です。

基質供給速度: 供給速度が高すぎる場合も低すぎる場合も、細胞溶解と OM の完全性に影響します。

温度と通気: 高温と酸素利用率の低下はそれぞれ発現ストレスと OM 漏出を増加させますが、具体的な影響は異なります。

浸透圧剤: ペリプラズムタンパク質を放出するために使用されますが、細胞の生存能力を損なうため、その適用は制限されます。

結論 今後の研究では、細胞膜の完全性を正確に制御するために、膜修復のメカニズムと条件をさらに深く掘り下げる必要があります。監視方法を最適化し、影響要因を分析することで、製品の品質が向上し、バイオ医薬品産業の発展が促進されると期待されます。

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