Methoden om de opbrengst van pDNA te verbeteren

De productie van plasmidische DNA (pDNA) berust op genetische recombinatie, waarbij het doelgen en andere elementen worden verbonden om een covalent gesloten circulaire structuur te vormen. Fermentatie met hoge celconcentraties van Escherichia Coli en zuivering zijn de belangrijkste methoden voor de productie van pDNA.

De ontwikkeling van cel- en gentherapie (CGT) en mRNA heeft meer mogelijkheden geboden voor het voorkomen van epidemische ziekten en het behandelen van zeldzame aandoeningen. De industriële productie van CGT en mRNA vereist hoogwaardige pDNA . Daarom zijn geoptimaliseerde fermentatie van E. coli en een hoge opbrengst van pDNA cruciaal voor de kosteneffectiviteit van CGT en mRNA-vaccins/medicijnen.

1. Toename van de vraag naar pDNA

Volgens het Amerikaanse Plasmid DNA Productie Markt Rapport wordt verwacht dat de CGT-markt zal groeien van 7,2 miljard dollar in 2023 naar 23,3 miljard dollar in 2028. Bovendien zal genetherapie de dominante richting van CGT worden. Een toenemend aantal CGT-therapiënen wordt goedgekeurd voor marktintroductie en meer pipelijnen gaan over in de klinische fase. Daardoor stijgt de vraag naar pDNA spectaculair.

Naast CGT-therapiëen is pDNA een essentiële grondstof voor de productie van mRNA-vaccins. Met de continue innovatie van mRNA-technologie in de gebieden van infectieziektevaccins, cancervaccins en behandelingen voor zeldzame aandoeningen zal de vraag naar pDNA ook snel toenemen.

2. Methodes om de opbrengst van pDNA te verbeteren

Met de toenemende vraag naar plasmidische DNA richt zich de huidige technologische ontwikkeling op het optimaliseren van fermentatiestrategieën om de opbrengst van pDNA te verbeteren. De belangrijke voorwaarden voor de upstream procesontwikkeling omvatten de samenstelling van het cultuursmiddel, temperatuur, pH, opgeloste zuurstof (DO), specifieke productieratio en fed-batch strategieën.

Cultuursmiddel: Het cultuursmiddel voor fermentatie van E. coli dat wordt gebruikt bij plasmidproductie is meestal een semi-synthetisch medium. Het bestaat uit koolwaterstoffenbronnen, stikstofbronnen, anorganische zouten en sporelementen. Daaronder zijn de soorten van kool- en stikstofbronnen cruciaal voor de groei van E. coli en de opbouw van producten. Vaak gebruikte koolwaterstoffen zijn glucose en glycerol, en stikstofbronnen omvatten organische en anorganische stikstofbronnen. Bovendien kan een te hoog koolstof-stikstofverhoudingsgetal (C/N) de groei van het bacteriestam vertragen, terwijl een te laag C/N-verhoudingsniveau snelle groei kan bevorderen, maar de productopbouw beperkt.

Temperatuur : De optimale temperatuur voor de groei van E. coli is 37°C. Lagere temperaturen (30-37°C) kunnen echter worden gebruikt in batch-fermentatie om de maximale specifieke productiesnelheid te verminderen, waardoor plasmidreplicatie toeneemt. Voor hittegevoelige plasmiden kan het verhogen van de temperatuur tot 42°C een verdubbeling van het plasmidkopiegetal induceren.

pH : De optimale pH voor de groei van E. coli is 7±0.2. De pH van de fermentaat wordt meestal onderhouden door zuur-base pompen.

DO : Het kritieke bereik van opgeloste zuurstofconcentratie voor E. coli ligt tussen 20%-30%. Onvoldoende opgelost zuurstof kan leiden tot een teveel aan azijnzuurproductie, wat bacteriële groei beïnvloedt en zelfs bacteriële autolysis kan veroorzaken. Te veel opgelost zuurstof kan zuurstofvergiftiging veroorzaken. Factoren die invloed hebben op de opgeloste zuurstof zijn roerderpsnelheid, aeratiegraad, etc.

Gefedde batch strategie : Gefedde batch fermentatie wordt vaak gekozen voor plasmidproductie. Ten eerste is het gunstig voor het bereiken van hoge cel-dichtheid fermentatie van E. coli, wat resulteert in meer biomassa, wat de basis vormt voor een hoge opbrengst. Ten tweede, beïnvloedt de overdreven snelle groei van Escherichia coli de stabiliteit van plasmiden. Het toevoegen van restrictieve voedingsstoffen met behulp van fed-batch kan de groeisnelheid rationeel beheersen van E. coli , waardoor de plasmidopbrengst verbetert. De DO-stat controlestrategie wordt vaak gebruikt om fed-batch tijdens plasmidfermentatie te reguleren. Er is ook onderzoek dat de haalbaarheid van de pH-stat strategie aantoont.

3. Diensten geleverd door Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma heeft een volwassen platform voor plasmidproductie ontwikkeld. Bovendien heeft Yaohai Bio-Pharma het basiscultuursmiddel, het voedselmiddel en de fermentatiecontrolestrategie geoptimaliseerd. Binnen een kweekcyclus van 30 uur gaat de plasmidopbrengst over de 1g/L.

Daarnaast is Yaohai Bio-Pharma in staat om oplossingen voor procesoptimalisatie te bieden op basis van enkelvoudige factoren of Design of Experiments (DoE)-methoden voor verschillende plasmiden en gastbacteriën. Yaohai Bio-Pharma streeft ernaar aan de eisen van klanten te voldoen met betrekking tot een hoge plasmidopbrengst en kwaliteit.

Yaohai Bio-Pharma zoekt ook actief naar wereldwijde partners, zowel instellingen als individuen, en biedt de meest concurrerende vergoeding in de branche. Als u vragen heeft, aarzel dan niet om contact op te nemen met: [email protected]