Metoder for å forbedre utbyttet av pDNA

Produksjonen av plasmid-DNA (pDNA) er avhengig av genetisk rekombinasjon, som innebærer å koble målgenet og andre elementer for å danne en kovalent lukket sirkulær struktur. Høy celletetthet gjæring av Escherichia coli og rensing er de viktigste måtene å produsere pDNA på.

Utviklingen av celle- og genterapi (CGT) og mRNA har gitt flere muligheter for å forebygge epidemiske sykdommer og behandle sjeldne sykdommer. Industriell produksjon av CGT og mRNA krever høykvalitets pDNA. Derfor, optimalisert gjæring av E. coli og høyt utbytte av pDNA er avgjørende for kostnadseffektiviteten til CGT- og mRNA-vaksiner/legemidler.

1. Økende etterspørsel etter pDNA

I følge US Plasmid DNA Manufacturing Market Report forventes CGT-markedet å vokse fra 7.2 milliarder USD i 2023 til 23.3 milliarder USD i 2028. Dessuten vil genterapi bli den dominerende retningen for CGT. Et økende antall CGT-terapier godkjennes for markedslansering, og flere rørledninger går inn i den kliniske fasen. Som et resultat er etterspørselen etter pDNA skyhøye.

I tillegg til CGT-terapier er pDNA et essensielt råmateriale for produksjon av mRNA-vaksiner. Med den kontinuerlige innovasjonen av mRNA-teknologi innen infeksjonsvaksiner, kreftvaksiner og behandlinger for sjeldne sykdommer, vil etterspørselen etter pDNA også vokse raskt.

2. Metoder for å forbedre utbyttet av pDNA

Med den økende etterspørselen etter plasmid-DNA, er det nåværende teknologiutviklingsfokuset på å optimalisere fermenteringsstrategier for å forbedre utbyttet av pDNA. Nøkkelbetingelsene for oppstrøms prosessutvikling inkluderer komponenter av kulturmedium, temperatur, pH, oppløst oksygen (DO), spesifikk produksjonshastighet og fed-batch-strategier.

Kultur medium: Kulturmediet for fermentering av E. coli brukt i plasmidproduksjon er vanligvis et semisyntetisk medium. Den er sammensatt av karbonkilder, nitrogenkilder, uorganiske salter og sporstoffer. Blant dem er typene karbon- og nitrogenkilder avgjørende for veksten av E. coli og akkumulering av produkter. Vanlig brukte karbonkilder er glukose og glyserol, og nitrogenkilder inkluderer organiske og uorganiske nitrogenkilder. I tillegg kan et for høyt karbon-til-nitrogen-forhold (C/N) bremse veksten av bakteriestammen, mens et for lavt C/N-forhold kan fremme rask vekst, men begrense produktakkumulering.

Temperatur: Den optimale temperaturen for vekst av E. coli er 37°C. Imidlertid kan lavere temperaturer (30-37°C) brukes i batchfermentering for å redusere den maksimale spesifikke produksjonshastigheten, og dermed øke plasmidreplikasjonen. For varmefølsomme plasmider kan økning av temperaturen til 42°C indusere en dobling av plasmidkopitallet.

pH: Den optimale pH for vekst av E. coli er 7±0.2. pH i fermenteringsbuljongen opprettholdes vanligvis gjennom syre-base pumper.

DO: Det kritiske konsentrasjonsområdet for oppløst oksygen for E. coli er 20–30 %. Utilstrekkelig oppløst oksygen kan føre til overdreven produksjon av eddiksyre, påvirke bakterievekst og til og med forårsake bakteriell autolyse. For mye oppløst oksygen kan forårsake oksygenforgiftning. Faktorer som påvirker oppløst oksygen inkluderer omrøringshastighet, luftingshastighet, etc.

Fed-batch strategi: Fed-batch-fermentering velges ofte for plasmidproduksjon. For det første bidrar det til å oppnå høy celletetthetsfermentering av E coli, resulterer i mer biomasse, som fungerer som grunnlag for høy avling. For det andre påvirker den overdrevent raske veksten av Escherichia coli plasmidstabiliteten. Tilsetning av restriktive næringsstoffer ved hjelp av fed-batch kan rasjonelt kontrollere veksthastigheten til E. colifor derved å øke plasmidutbyttet. DO-stat-kontrollstrategien brukes ofte til å regulere fed-batch under plasmidfermentering. Det er også forskning som indikerer gjennomførbarheten av pH-stat-strategien.

3. Tjenester levert av Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma har utviklet en moden plattform for plasmidproduksjon. I tillegg optimaliserte Yaohai Bio-Pharma det grunnleggende kulturmediet, fôrmediet og gjæringskontrollstrategien. Innenfor en dyrkingssyklus på 30 timer overstiger plasmidutbyttet 1g/L.

I tillegg er Yaohai Bio-Pharma i stand til å tilby prosessoptimaliseringsløsninger basert på enkeltfaktor- eller Design of Experiments (DoE) metoder for forskjellige plasmider og vertsbakterier. Yaohai Bio-Pharma har som mål å møte kundenes krav til høyt plasmidutbytte og kvalitet.

Yaohai Bio-Pharma søker også aktivt etter institusjonelle eller individuelle globale partnere og tilbyr den mest konkurransedyktige kompensasjonen i bransjen. Hvis du har spørsmål, kan du gjerne kontakte: [email protected]