Metody poprawy wydajności pDNA

Produkcja DNA plazmidowego (pDNA) opiera się na rekombinacji genetycznej, która obejmuje łączenie genu docelowego i innych elementów w celu utworzenia struktury zamkniętej kojarowo. Fermentacja przy wysokiej gęstości komórkowej Escherichia Coli i oczyszczanie są głównymi metodami produkowania pDNA.

Rozwój terapii komórkowych i genowych (CGT) oraz mRNA otwiera więcej możliwości w zakresie zapobiegania chorobom epidemicznym i leczenia chorób rzadkich. Przemysłowa produkcja CGT i mRNA wymaga wysokiej jakości pDNA . Dlatego zoptymalizowana fermentacja E. coli i wysoki uzysk pDNA są kluczowe dla kosztowniejszego wytwórczego procesu szczepionek/leków CGT i mRNA.

1. Rosnące zapotrzebowanie na pDNA

Zgodnie z Raportem o Rynku Produkcji DNA Plazmidowego w USA, rynek CGT ma wzrosnąć z 7,2 mld USD w 2023 roku do 23,3 mld USD w 2028 roku. Ponadto, terapia genowa stanie się głównym kierunkiem rozwoju CGT. Rosnąca liczba leczebnych metod CGT jest akceptowana do wprowadzenia na rynek, a więcej procesów badawczych wchodzi w fazę kliniczną. W wyniku tego popyt na pDNA rośnie gwałtownie.

Poza terapiami CGT, pDNA jest kluczowym surowcem do produkcji szczepionek mRNA. Dzięki ciągłej innowacji technologii mRNA w obszarach szczepionek przeciw chorobom zakaźnym, szczepionek onkologicznych i leczenia rzadkich chorób, popyt na pDNA również będzie szybko rosnąć.

2. Metody poprawy wydajności pDNA

Z rosnącym popytem na DNA plazmidowe obecny punkt rozwoju technologicznego koncentruje się na optymalizacji strategii fermentacji w celu poprawy wydajności pDNA. Kluczowymi warunkami dla rozwoju procesów górnoprzewodowych są skład medium kulturowego, temperatura, pH, związek tlenkowy (DO), określony tempo produkcji oraz strategie fermentacji ciągłej.

Medium kulturowe: Medium kulturowe do fermentacji E. coli używanego w produkcji plazmidów jest zwykle półsyntetyczne. Składa się ono z źródeł węglowodanowych, azotowych, soli mineralnych i elementów śladowych. Spośród nich rodzaje źródeł węglowych i azotowych są kluczowe dla wzrostu E. coli oraz akumulacji produktów. Powszechnie używanymi źródłami węglowodanowymi są glukoza i gliceryna, a źródłami azotowymi mogą być zarówno organiczne, jak i nieorganiczne źródła azotu. Ponadto, nadmierne stężenie stosunku węgla do azotu (C/N) może zwolnić wzrost szczepu bakteryjnego, podczas gdy zbyt niski stosunek C/N może promować szybki wzrost, ale ogranicza akumulację produktu.

Temperatura : Optymalna temperatura dla wzrostu E. coli to 37°C. Niemniej jednak, niższe temperatury (30-37°C) mogą być stosowane w fermentacji wsadowej, aby zmniejszyć maksymalną określoną szybkość produkcyjną, co zwiększa replikację plazmidów. Dla plazmidów wrażliwych na ciepło, podwyższenie temperatury do 42°C może wywołać podwajanie liczby kopii plazmidu.

pH : Optymalny pH dla wzrostu E. coli to 7±0.2. pH roztworu fermentacyjnego jest zwykle utrzymywany za pomocą pomp kwasowo-zasadowych.

Do : Krytyczny zakres stężenia rozpuszczonego tlenku dla E. coli to 20%-30%. Niewystarczająca ilość rozpuszczonego tlenu może prowadzić do nadmiernej produkcji kwasu octowego, co wpływa na wzrost bakterii i nawet może spowodować autolizę bakterii. Zbyt duża ilość rozpuszczonego tlenu może powodować truciznę tlenu. Czynniki wpływające na rozpuszczony tlen obejmują prędkość mieszania, tempowanie itd.

Strategia fermentacji wsadowej z dopływem : Fermentacja wsadowa z dopływem często wybierana jest do produkcji plazmidów. Po pierwsze, sprzyja ona osiągnięciu wysokiej gęstości komórkowej fermentacji E. coli, co prowadzi do większej biomasy, która stanowi podstawę dla wysokiej produkcji. Po drugie, zbyt szybki wzrost Escherichia coli wpływa na stabilność plazmidów. Dodawanie ograniczających składników za pomocą techniki fed-batch może racjonalnie kontrolować tempo wzrostu E. coli , co zwiększa wydajność plazmidów. Strategia kontroli DO-stat jest powszechnie stosowana do regulacji fed-batch podczas fermentacji plazmidów. Istnieją również badania wskazujące na możliwość zastosowania strategii pH-stat.

3. Usługi oferowane przez Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma opracowała dojrzały platformę produkcyjną dla plazmidów. Ponadto Yaohai Bio-Pharma zoptymalizowała podstawowe medium kulturowe, medium dopływowe oraz strategię kontroli fermentacji. W cyklu kultywacji trwającym 30 godzin wydajność plazmidów przekracza 1g/L.

Ponadto, Yaohai Bio-Pharma może oferować rozwiązania optymalizacyjne procesów oparte na metodach jednego czynnika lub Planowaniu Doświadczeń (DoE) dla różnych plazmidów i bakterii-gospodarzy. Yaohai Bio-Pharma dąży do spełnienia wymagań klientów co do wysokiej wydajności i jakości plazmidów.

Yaohai Bio-Pharma aktywnie poszukuje globalnych partnerów, zarówno instytucjonalnych, jak i indywidualnych, oferując najbardziej konkurencyjne wynagrodzenia w branży. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, prosimy o kontakt: [email protected]