Metoder for å forbedre avkastningen av pDNA

Produksjonen av plasmid DNA (pDNA) baserer seg på genetisk rekombinasjon, som involverer å koble det målrettede genet og andre elementer for å danne en kovalent lukket sirkulær struktur. Høy celle-densitet fermentering av Escherichia Coli og renasjon er de hovedsaklige metodene for å produsere pDNA.

Utviklingen av celle- og generelate (CGT) og mRNA har gitt flere muligheter for å forebygge episke sykdommer og behandle sjeldne sykdommer. Den industrielle produksjonen av CGT og mRNA krever høykvalitets pDNA . Derfor, optimalisert fermentering av E. coli og høy utbytte av pDNA er avgjørende for kostnads-effektiviteten til CGT og mRNA-vaksiner/medisiner.

1. Økende etterspørsel etter pDNA

Ifølge rapporten om det amerikanske marked for plasmid DNA-manufactur, forventes CGT-markedet å vokse fra 7,2 milliarder dollar i 2023 til 23,3 milliarder dollar i 2028. Dessuten vil geneterapi bli den dominerende retningen for CGT. En økende antall CGT-terapier blir godkjent for markedsintro, og flere rørledninger går inn i klinisk fase. Derfor stiger kravet etter pDNA kraftig.

I tillegg til CGT-terapier er pDNA et nødvendig råstoff for produksjonen av mRNA-vaksiner. Med fortsatte innovasjoner innen mRNA-teknologien i feltene smittsomme vaksiner, kreftvaksiner og behandlinger av sjeldne sykdommer, vil kravet etter pDNA også vokse raskt.

2. Metoder for å forbedre utbyttet av pDNA

Med den økende etterstanden etter plasmid DNA er fokuset på teknologisk utvikling nå rettet mot å optimere fermestrasjegner for å forbedre avkastningen av pDNA. De nøkkeltillene for oppstrømsprosessutvikling inkluderer komponenter i dyrkningsmiddel, temperatur, pH, løst oksygen (DO), spesifikk produksjonsrate og fed-batch-strategier.

Dyrkningsmiddel: Dyrkningsmiddel for ferming av E. coli brukt i plasmidproduksjon er typisk et halv-syntetisk middel. Det består av karbonkilder, nitrogenkilder, anorganiske salt og sporlement. Blant disse er typene karbon- og nitrogenkilder avgjørende for veksten til E. coli og akkumuleringen av produkter. Vanlige karbonkilder er glucose og glyserol, mens nitrogenkilder inkluderer både organiske og anorganiske nitrogenkilder. Dessuten kan en for høy karbon-nitrogen-forhold (C/N) senke bakterienes vekst, mens et for lavt C/N-forhold kan fremme raskest vekst men begrense produktakkumulering.

Temperatur : Den optimale temperaturen for veksten av E. coli er 37°C. Likevel kan lavere temperature (30-37°C) brukes i batch-fermentasjon for å redusere den maksimale spesifikke produksjonsrate, dermed øke plasmidreplikasjonen. For varmeoppsiktige plasmider kan en temperaturøkning til 42°C inducere en fordobling av plasmidkopitall.

pH : Den optimale pH-verdien for veksten av E. coli er 7±0.2. pH-en i fermentasjonsblandingen opprettholdes vanligvis gjennom sur-base-pumper.

DO : Den kritiske koncentrationen av løst oksygen for E. coli er 20%-30%. Utilstrekkelig løst oksygen kan føre til for mye produksjon av syrlig syre, som påvirker bakterivæksten og kan endog føre til bakteriel selvmotstand. For mye løst oksygen kan forårsake oksygenforgiftning. Faktorer som påvirker løst oksygen inkluderer rørhastighet, gassføringshastighet, osv.

Fodret-batch-strategi : Fodret-batch-fermentasjon velges ofte for plasmidproduksjon. For det første er det nyttig for å oppnå høy celle-densitet fermentasjon av E. coli, som resulterer i mer biomasse, som danner grunnlaget for høy avkastning. For det andre, påvirker den oversvømmende veksten av Escherichia coli plasmidstabiliteten. Ved å legge til begrensede næringsstoffer ved hjelp av fed-batch kan vekstfarten kontrolleres på en rasjonell måte. E. coli , noe som forbedrer plasmidavkastningen. DO-stat kontrollstrategien brukes vanligvis for å regulere fed-batch under plasmidfermentering. Det finnes også forskning som viser muligheten med pH-stat-strategien.

3. Tjenester tilbydd av Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma har utviklet et moden platform for plasmidproduksjon. I tillegg har Yaohai Bio-Pharma optimert det grunnleggende dyrkningsmediumet, fode-mediumet og fermenteringskontrollstrategien. Innenfor en dyrkningscyklus på 30 timer overstiger plasmidavkastningen 1g/L.

I tillegg er Yaohai Bio-Pharma i stand til å tilby løsninger for prosessoptimalisering basert på enkeltfaktor eller Design of Experiments (DoE)-metoder for ulike plasmider og vertsbakterier. Yaohai Bio-Pharma har som mål å oppfylle kundenes krav på høy plasmidproduksjon og kvalitet.

Yaohai Bio-Pharma søker også aktivt institusjonelle eller enkeltpartnere globalt og tilbyr den mest konkurrerende kompensasjonen i bransjen. Hvis du har noen spørsmål, vennligst ta kontakt: [email protected]