Otimizando a integridade celular de E. coli para produção biofarmacêutica

No campo dos biofármacos, a Escherichia coli (E. coli) desempenha um papel vital como hospedeira para a expressão de proteínas recombinantes. A integridade celular da E. coli é crucial para o rendimento, qualidade e custos de produção de proteínas. Essa integridade envolve principalmente a estrutura e a função da membrana interna (IM) e da membrana externa (OM).

A Yaohai Bio-Pharma tem 15 anos em fermentação de E. coli e expressão de proteína recombinante. Usamos várias estratégias para manter alta integridade celular de E. coli, o rendimento do plasmídeo excede 1g/L dentro de um ciclo de cultivo de 30 horas. Com base na vasta experiência em expressão microbiana, a Yaohai Bio-Pharma resumiu várias estratégias eficazes para monitorar e melhorar a integridade celular de E. coli durante a produção biofarmacêutica.

Técnicas para Monitorar a Integridade Celular de E. coli

Citometria de Fluxo: Utiliza corantes fluorescentes para diferenciar estados celulares, como iodeto de propídio para detectar viabilidade celular e SYTO9 para avaliar permeabilidade de OM. No entanto, requer alto custo de colorações e operações complexas.

Métodos Colorimétricos: Refletem a lise celular detectando conteúdo de DNA, atividades enzimáticas, etc., no sobrenadante, como usar o kit de reagentes PicoGreen e ensaios de atividade de fosfatase alcalina. Esses métodos, no entanto, são trabalhosos e exigem reagentes caros.

Cromatografia Líquida de Alto Desempenho: Usada para detecção offline de concentrações de produtos extracelulares para avaliar vazamento de OM. No entanto, sua automação é complexa e o tempo de análise é longo.

Técnicas de Espectroscopia Vibracional: Como espectroscopia no infravermelho próximo e no infravermelho médio, que têm aplicações potenciais, mas exigem a superação de desafios de interferência espectral e análise de dados.

Espectroscopia dielétrica: avalia a integridade da membrana medindo a impedância de suspensões de células, permitindo o monitoramento on-line em tempo real. No entanto, é suscetível a interferências e a calibração é difícil.

Biossensores: podem detectar compostos vazados de dentro das células ou do periplasma, mas enfrentam problemas como dificuldades de regeneração do sensor.

Medições de viscosidade e densidade: baixo custo e rápida análise, mas carecem de seletividade e exigem a consideração de dados de vários lotes para julgamento.

Fatores que afetam a integridade celular

Engenharia de cepas: altera a integridade do OM por meio de engenharia genética, como a mutação de genes de lipoproteínas, mas pode afetar o crescimento da cepa.

Estresse Induzido: A superexpressão de proteínas recombinantes leva a uma carga metabólica, afetando a fisiologia celular. Portanto, é necessária uma regulação razoável dos níveis de expressão.

Taxa de alimentação do substrato: taxas de alimentação excessivamente altas e baixas afetam a lise celular e a integridade da MO.

Temperatura e aeração: altas temperaturas e baixa disponibilidade de oxigênio aumentam o estresse de expressão e o vazamento de MO, respectivamente, mas os efeitos específicos variam.

Osmóticos: Usados ​​para liberar proteínas periplásmicas, mas danificam a viabilidade celular, limitando sua aplicação.

Conclusão Pesquisas futuras precisam se aprofundar nos mecanismos e condições de reparo de membrana para controlar precisamente a integridade da membrana celular. A otimização de métodos de monitoramento e a análise de fatores de influência devem melhorar a qualidade do produto, impulsionando assim o desenvolvimento da indústria biofarmacêutica.

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