Métodos para Aumentar o Rendimento de pDNA

A produção de DNA de plasmídeo (pDNA) depende da recombinação genética, que envolve conectar o gene alvo e outros elementos para formar uma estrutura circular fechada covalentemente. A fermentação de alta densidade celular de Escherichia Coli e purificação são as principais maneiras de produzir pDNA.

O desenvolvimento da terapia celular e genética (CGT) e mRNA trouxe mais possibilidades para prevenir doenças epidêmicas e tratar doenças raras. A produção industrial de CGT e mRNA requer pDNA de alta qualidade . Portanto, fermentação otimizada de E. coli e alta produtividade de pDNA são cruciais para a viabilidade econômica das vacinas/medicamentos de CGT e mRNA.

1. Aumento na demanda por pDNA

De acordo com o Relatório de Mercado de Fabricação de DNA de Plasmídeo dos EUA, o mercado de CGT (Terapias Celulares e Genéticas) deve crescer de USD 7,2 bilhões em 2023 para USD 23,3 bilhões em 2028. Além disso, a terapia genética se tornará a principal direção do CGT. Um número crescente de terapias CGT está sendo aprovado para lançamento no mercado, e mais pipelines estão entrando na fase clínica. Como resultado, a demanda por pDNA está aumentando rapidamente.

Além das terapias CGT, o pDNA é uma matéria-prima essencial para a produção de vacinas mRNA. Com a inovação contínua da tecnologia 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 de pDNA

Com o aumento da demanda por DNA de plasmídeo, o foco atual do desenvolvimento tecnológico está em otimizar estratégias de fermentação para melhorar o rendimento de pDNA. As condições-chave para o desenvolvimento do processo upstream incluem componentes do meio de cultura, temperatura, pH, oxigênio dissolvido (OD), taxa específica de produção e estratégias de alimentação por batch.

Meio de cultura: O meio de cultura para a fermentação de E. coli usado na produção de plasmídeos é tipicamente um meio semi-sintético. Ele é composto por fontes de carbono, fontes de nitrogênio, sais inorgânicos e elementos traço. Entre eles, os tipos de fontes de carbono e nitrogênio são cruciais para o crescimento de E. coli e para a acumulação de produtos. Fontes de carbono comumente usadas são glicose e glicerol, e as fontes de nitrogênio incluem fontes orgânicas e inorgânicas de nitrogênio. Além disso, uma razão de carbono para nitrogênio (C/N) excessivamente alta pode desacelerar o crescimento da cepa bacteriana, enquanto uma razão C/N excessivamente baixa pode promover crescimento rápido, mas limitar a acumulação de produto.

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

pH : O pH ótimo para o crescimento de E. coli é 7±0,2. O pH do caldo de fermentação geralmente é mantido por meio de bombas de ácido-base.

Faça : 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 causando autólise bacteriana. Um excesso de oxigênio dissolvido pode causar envenenamento por oxigênio. Fatores que afetam o oxigênio dissolvido incluem velocidade de agitação, taxa de aeração, etc.

Estratégia de alimentação por lotes : A fermentação por lotes alimentados é frequentemente escolhida para a produção de plasmídeos. Primeiro, ela é propícia para alcançar a fermentação de alta densidade celular de E. coli, resultando em mais biomassa, que serve como base para alta produtividade. Em segundo lugar, o crescimento excessivamente rápido de Escherichia coli afeta a estabilidade do plasmídeo. A adição de nutrientes restritivos usando o método fed-batch pode controlar racionalmente a taxa de crescimento de E. coli , aumentando assim a produtividade do plasmídeo. A estratégia de controle DO-stat é comumente usada para regular o fed-batch durante a fermentação de plasmídeos. Também há pesquisas indicando a viabilidade da estratégia pH-stat.

3. Serviços fornecidos 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, a produtividade de plasmídeos 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 tem como objetivo atender aos requisitos dos clientes em relação à alta produtividade e qualidade de plasmídeos.

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