PDNA 수율을 향상시키기 위한 방법들

플라스미드 DNA(pDNA)의 생산은 목표 유전자와 다른 요소들을 연결하여 공가닥 원형 구조를 형성하는 과정으로, 유전 재조합에 의존합니다. 고 세포 밀도 발효와 대장균 정제는 pDNA를 생산하는 주요 방법입니다.

세포 및 유전자 치료(CGT)와 mRNA의 발전은 유행병을 예방하고 희귀 질환을 치료하기 위한 더 많은 가능성을 제공했습니다. CGT와 mRNA의 산업적 생산에는 고품질의 pDNA 가 필요합니다. 따라서, 최적화된 발효 대장균 와 높은 수율의 pDNA 는 CGT와 mRNA 백신/약물의 비용 효율성에 매우 중요합니다.

1. pDNA에 대한 증가하는 수요

미국 플라스미드 DNA 제조 시장 보고서에 따르면, CGT 시장은 2023년의 72억 달러에서 2028년까지 233억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 또한, 유전자 요법이 CGT의 주요 발전 방향이 될 것입니다. 점점 더 많은 CGT 치료제들이 시장 출시 승인을 받고 있으며, 더 많은 파이프라인이 임상 단계에 진입하고 있습니다. 이에 따라 pDNA에 대한 수요가 급증하고 있습니다.

CGT 요법 외에도, pDNA는 mRNA 백신 생산에 필요한 핵심 원료입니다. 감염병 백신, 암 백신 및 희귀 질환 치료 분야에서 mRNA 기술이 지속적으로 혁신됨에 따라 pDNA에 대한 수요도 급격히 증가할 것입니다.

2. pDNA 수율을 높이는 방법

플라스미드 DNA에 대한 수요가 증가함에 따라 현재 기술 개발의 초점은 pDNA 수율을 향상시키기 위한 발효 전략의 최적화입니다. 상류 공정 개발의 주요 조건에는 배양 매체 구성, 온도, pH, 용존 산소 (DO), 특정 생산 속도 및 피드 배치 전략이 포함됩니다.

배양 매체: 플라스미드 생산에서 사용되는 대장균 의 발효에 대한 배양 매체는 일반적으로 반-합성 매체입니다. 이는 탄소원, 질소원, 무기염 및 미량 원소로 구성됩니다. 그중에서도 탄소원과 질소원의 종류는 대장균 의 성장과 제품 축적에 매우 중요합니다. 일반적으로 사용되는 탄소원은 포도당과 글리세롤이며, 질소원은 유기질과 무기질 질소원을 포함합니다. 또한, 지나치게 높은 탄소/질소 비율(C/N)은 세균주 성장을 느리게 만들 수 있으며, 지나치게 낮은 C/N 비율은 급속한 성장을 촉진할 수 있지만 제품 축적을 제한할 수 있습니다.

온도 :의 성장에 최적의 온도는 대장균 37°C입니다. 그러나 배치 발효에서 더 낮은 온도(30-37°C)를 사용하여 최대 비특정 생산 속도를 줄이고 플라스미드 복제를 증가시킬 수 있습니다. 열에 민감한 플라스미드의 경우 온도를 42°C로 올려 플라스미드 사본 수를 두 배로 증가시킬 수 있습니다.

pH :의 성장에 최적의 pH는 대장균 7±0.2입니다. 발효 용액의 pH는 일반적으로 산-염기 펌프를 통해 유지됩니다.

DO : 용존 산소의 임계 농도 범위는 대장균 20%-30%입니다. 충분하지 않은 용존 산소는 아세트산의 과도한 생성을 초래할 수 있으며, 이는 세균의 성장에 영향을 미치고 심지어 세균의 자가 분해를 일으킬 수 있습니다. 과도한 용존 산소는 산소 중독을 유발할 수 있습니다. 용존 산소에 영향을 미치는 요인에는 교반 속도, 공기 공급 속도 등이 포함됩니다.

배치 추가 전략 : 플라스미드 생산에는 종종 배치 추가 발효가 선택됩니다. 첫째,它是有利的 for achieving high cell-density fermentation of E. coli, 더 많은 생체량을 생성하여 이는 고수율의 기반을 형성합니다. 둘째, Escherichia coli의 과도한 성장은 플라스미드 안정성에 영향을 미칩니다. Fed-batch를 사용하여 제한적 영양소를 추가하면 성장 속도를 합리적으로 조절할 수 있습니다. 대장균 으로써 플라스미드 수율이 향상됩니다. DO-stat 제어 전략은 플라스미드 발효 중 fed-batch를 규제하는 데 일반적으로 사용됩니다. 또한 pH-stat 전략의 타당성을 보여주는 연구도 있습니다.

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또한, 야오하이 바이오-파마는 다양한 플라스미드 및 숙주 세균에 대해 단일 요인 또는 실험 설계(DoE) 방법을 기반으로 한 공정 최적화 솔루션을 제공할 수 있습니다. 야오하이 바이오-파마는 높은 플라스미드 수율과 품질에 대한 고객의 요구를 충족하기 위해 노력하고 있습니다.

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