Metody poprawy wydajności pDNA

Produkcja DNA plazmidowego (pDNA) opiera się na rekombinacji genetycznej, która obejmuje połączenie genu docelowego i innych elementów w celu utworzenia kowalencyjnie zamkniętej struktury kolistej. Fermentacja o wysokiej gęstości komórek Escherichia coli i oczyszczanie to główne metody produkcji pDNA.

Rozwój terapii komórkowej i genowej (CGT) oraz mRNA przyniósł więcej możliwości zapobiegania chorobom epidemicznym i leczenia chorób rzadkich. Produkcja przemysłowa CGT i mRNA wymaga wysokiej jakości pDNA, Dlatego zoptymalizowana fermentacja E. coli i wysoka wydajność pDNA mają kluczowe znaczenie dla opłacalności szczepionek/leków CGT i mRNA.

1. Rosnące zapotrzebowanie na pDNA

Według raportu US Plasmid DNA Manufacturing Market Report, rynek CGT ma wzrosnąć z 7.2 mld USD w 2023 r. do 23.3 mld USD w 2028 r. Ponadto terapia genowa stanie się dominującym kierunkiem CGT. Coraz większa liczba terapii CGT jest zatwierdzana do wprowadzenia na rynek, a coraz więcej projektów wchodzi w fazę kliniczną. W rezultacie popyt na pDNA gwałtownie rośnie.

Oprócz terapii CGT, pDNA jest niezbędnym surowcem do produkcji szczepionek mRNA. Wraz z ciągłą innowacją technologii mRNA w dziedzinie szczepionek przeciwko chorobom zakaźnym, szczepionek przeciwnowotworowych i rzadkich metod leczenia chorób, zapotrzebowanie na pDNA również będzie szybko rosło.

2. Metody poprawy wydajności pDNA

Wraz ze wzrostem popytu na DNA plazmidowe, obecny rozwój technologii koncentruje się na optymalizacji strategii fermentacji w celu zwiększenia wydajności pDNA. Kluczowe warunki dla rozwoju procesu w górnym biegu rzeki obejmują składniki podłoża hodowlanego, temperaturę, pH, rozpuszczony tlen (DO), określoną szybkość produkcji i strategie wsadowe.

Pożywka hodowlana: Podłoże hodowlane do fermentacji E. coli stosowany w produkcji plazmidów jest zazwyczaj półsyntetycznym medium. Składa się ze źródeł węgla, źródeł azotu, soli nieorganicznych i pierwiastków śladowych. Wśród nich rodzaje źródeł węgla i azotu są kluczowe dla wzrostu E. coli i akumulacji produktów. Powszechnie stosowanymi źródłami węgla są glukoza i glicerol, a źródła azotu obejmują organiczne i nieorganiczne źródła azotu. Ponadto, nadmiernie wysoki stosunek węgla do azotu (C/N) może spowolnić wzrost szczepu bakteryjnego, podczas gdy nadmiernie niski stosunek C/N może sprzyjać szybkiemu wzrostowi, ale ograniczać akumulację produktu.

Temperatura:Optymalna temperatura do wzrostu E. coli wynosi 37°C. Jednak niższe temperatury (30-37°C) mogą być stosowane w fermentacji wsadowej w celu zmniejszenia maksymalnej właściwej szybkości produkcji, zwiększając w ten sposób replikację plazmidu. W przypadku plazmidów wrażliwych na ciepło zwiększenie temperatury do 42°C może spowodować podwojenie liczby kopii plazmidu.

pH:Optymalne pH dla wzrostu E. coli wynosi 7±0.2. pH brzeczki fermentacyjnej jest zwykle utrzymywane za pomocą pomp kwasowo-zasadowych.

DO:Zakres krytycznego stężenia rozpuszczonego tlenu dla E. coli wynosi 20%-30%. Niedostateczna ilość rozpuszczonego tlenu może prowadzić do nadmiernej produkcji kwasu octowego, co wpływa na wzrost bakterii, a nawet powoduje autolizę bakterii. Nadmierna ilość rozpuszczonego tlenu może powodować zatrucie tlenem. Czynniki wpływające na rozpuszczony tlen obejmują prędkość mieszania, szybkość napowietrzania itp.

Strategia Fed-batch: Fermentacja fed-batch jest często wybierana do produkcji plazmidów. Po pierwsze, sprzyja ona osiągnięciu fermentacji o wysokiej gęstości komórek E coli, co skutkuje większą biomasą, która stanowi podstawę wysokiej wydajności. Po drugie, nadmiernie szybki wzrost Escherichia coli wpływa na stabilność plazmidu. Dodanie restrykcyjnych składników odżywczych przy użyciu metody fed-batch może racjonalnie kontrolować tempo wzrostu E. colizwiększając w ten sposób wydajność plazmidu. Strategia kontroli DO-stat jest powszechnie stosowana do regulacji wsadu fed-batch podczas fermentacji plazmidowej. Istnieją również badania wskazujące na wykonalność strategii pH-stat.

3. Usługi świadczone przez Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma opracowała dojrzałą platformę do produkcji plazmidów. Ponadto Yaohai Bio-Pharma zoptymalizowała podstawową pożywkę hodowlaną, pożywkę i strategię kontroli fermentacji. W cyklu hodowli trwającym 30 godzin wydajność plazmidu przekracza 1 g/l.

Ponadto Yaohai Bio-Pharma jest w stanie zapewnić rozwiązania optymalizacji procesów oparte na metodach jednoczynnikowych lub projektowaniu eksperymentów (DoE) dla różnych plazmidów i bakterii gospodarza. Yaohai Bio-Pharma ma na celu spełnienie wymagań klientów dotyczących wysokiej wydajności i jakości plazmidów.

Yaohai Bio-Pharma aktywnie poszukuje również instytucjonalnych lub indywidualnych partnerów globalnych i oferuje najbardziej konkurencyjne wynagrodzenie w branży. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami: [email protected]