Métodos para melhorar o rendimento do pDNA

A produção de DNA plasmídeo (pDNA) depende da recombinação genética, que envolve a conexão do gene alvo e outros elementos para formar uma estrutura circular covalentemente fechada. Fermentação de alta densidade celular de Escherichia coli e a purificação são as principais formas de produzir pDNA.

O desenvolvimento da terapia celular e genética (CGT) e do mRNA trouxe mais possibilidades para a prevenção de doenças epidêmicas e tratamento de doenças raras. A produção industrial de CGT e mRNA requer pDNA de alta qualidade. Portanto, fermentação otimizada de E. coli e alto rendimento de pDNA são cruciais para a relação custo-eficácia das vacinas/medicamentos CGT e mRNA.

1. Aumento da demanda por pDNA

De acordo com o US Plasmid DNA Manufacturing Market Report, o mercado de CGT deve crescer de US$ 7.2 bilhões em 2023 para US$ 23.3 bilhões em 2028. Além disso, a terapia genética se tornará a direção dominante do CGT. Um número crescente de terapias de CGT está sendo aprovado para lançamento no mercado, e mais pipelines estão entrando na fase clínica. Como resultado, a demanda por pDNA está aumentando.

Além das terapias CGT, o pDNA é uma matéria-prima essencial para a produção de vacinas de mRNA. Com a inovação contínua da tecnologia de mRNA nos campos de vacinas contra doenças infecciosas, vacinas contra câncer e tratamentos para doenças raras, a demanda por pDNA também crescerá rapidamente.

2. Métodos para melhorar o rendimento do pDNA

Com a crescente demanda por DNA plasmídico, o foco atual do desenvolvimento de tecnologia está na otimização de estratégias de fermentação para melhorar o rendimento do pDNA. As principais condições para o desenvolvimento do processo upstream incluem componentes do meio de cultura, temperatura, pH, oxigênio dissolvido (OD), taxa de produção específica e estratégias de batelada alimentada.

Cultura médium: O meio de cultura para fermentação de E. coli usado na produção de plasmídeos é tipicamente um meio semissintético. É composto de fontes de carbono, fontes de nitrogênio, sais inorgânicos e oligoelementos. Entre eles, os tipos de fontes de carbono e nitrogênio são cruciais para o crescimento de E. coli e o acúmulo de produtos. Fontes de carbono comumente usadas são glicose e glicerol, e fontes de nitrogênio incluem fontes de nitrogênio orgânico e inorgânico. Além disso, uma relação carbono-nitrogênio (C/N) excessivamente alta pode retardar o crescimento da cepa bacteriana, enquanto uma relação C/N excessivamente baixa pode promover crescimento rápido, mas limitar o acúmulo de produtos.

Temperatura: A temperatura ideal para o crescimento de E. coli é 37°C. No entanto, temperaturas mais baixas (30-37°C) podem ser usadas na fermentação em lote para reduzir a taxa máxima de produção específica, aumentando assim a replicação do plasmídeo. Para plasmídeos sensíveis ao calor, aumentar a temperatura para 42°C pode induzir uma duplicação do número de cópias do plasmídeo.

pH: O pH ideal para o crescimento de E. coli é 7±0.2. O pH do caldo de fermentação é geralmente mantido por meio de bombas ácido-base.

DO: A faixa crítica de concentração de oxigênio dissolvido para E. coli é de 20%-30%. Oxigênio dissolvido insuficiente pode levar à produção excessiva de ácido acético, afetando o crescimento bacteriano e até mesmo causando autólise bacteriana. Oxigênio dissolvido excessivo pode causar envenenamento por oxigênio. Fatores que afetam o oxigênio dissolvido incluem velocidade de agitação, taxa de aeração, etc.

Estratégia de lote alimentado: A fermentação em batelada alimentada é frequentemente escolhida para a produção de plasmídeos. Em primeiro lugar, é propícia para atingir uma fermentação de alta densidade celular de E. coli, resultando em mais biomassa, que serve como base para alto rendimento. Em segundo lugar, o crescimento excessivamente rápido de Escherichia coli afeta a estabilidade do plasmídeo. A adição de nutrientes restritivos usando fed-batch pode controlar racionalmente a taxa de crescimento de E. coli, aumentando assim o rendimento do plasmídeo. A estratégia de controle DO-stat é comumente usada para regular fed-batch durante a fermentação de plasmídeo. Há também pesquisas indicando a viabilidade da estratégia pH-stat.

3. Serviços prestados pela Yaohai Bio-Pharma

A Yaohai Bio-Pharma desenvolveu uma plataforma madura para produção de plasmídeos. Além disso, a Yaohai Bio-Pharma otimizou o meio de cultura básico, o meio de alimentação e a estratégia de controle de fermentação. Dentro de um ciclo de cultivo de 30 horas, o rendimento do plasmídeo excede 1g/L.

Além disso, a Yaohai Bio-Pharma é capaz de fornecer soluções de otimização de processos com base em métodos de fator único ou Design of Experiments (DoE) para diferentes plasmídeos e bactérias hospedeiras. A Yaohai Bio-Pharma visa atender aos requisitos dos clientes para alto rendimento e qualidade de plasmídeos.

A Yaohai Bio-Pharma também está buscando ativamente parceiros globais institucionais ou individuais e oferece a remuneração mais competitiva do setor. Se você tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para entrar em contato com: [email protected]