Методы повышения выхода пДНК

Производство плазмидной ДНК (pDNA) основывается на рекомбинации ДНК, которая включает соединение целевого гена и других элементов для формирования ковалентно замкнутой круговой структуры. Высокоплотностное ферментирование клеток Эшерихия Коли и очистка являются основными способами производства pDNA.

Развитие клеточной и генной терапии (CGT) и mRNA открыло новые возможности для предотвращения эпидемических заболеваний и лечения редких болезней. Индустриальное производство CGT и mRNA требует высококачественной pDNA . Поэтому, оптимизированное ферментирование E. coli и высокая продуктивность pDNA являются ключевыми факторами для экономической эффективности вакцин/лекарств CGT и mRNA.

1. Растущий спрос на pDNA

Согласно Отчету о рынке производства плазмидной ДНК в США, рынок КГТ (клеточной и генной терапии) ожидается вырастет с 7,2 миллиардов долларов США в 2023 году до 23,3 миллиардов долларов США к 2028 году. Кроме того, генная терапия станет ведущим направлением КГТ. Растет количество утвержденных КГТ-терапий для вывода на рынок, и все больше продуктов переходит на клиническую стадию. В результате спрос на пДНК резко возрастает.

Помимо КГТ-терапий, пДНК является важным сырьем для производства вакцин mRNA. С постоянным развитием технологии mRNA в областях вакцин от инфекционных заболеваний, раковых вакцин и лечения редких заболеваний, спрос на пДНК также будет расти стремительно.

2. Методы повышения выхода пДНК

При растущем спросе на плазмидную ДНК основной фокус развития технологий сейчас направлен на оптимизацию стратегий ферментации для повышения выхода пДНК. Ключевые условия для разработки верхнего потока включают состав культуральной среды, температуру, pH, растворенный кислород (DO), специфическую скорость производства и стратегии дозированного питания.

Культуральная среда: Культуральная среда для ферментации E. coli используемая в производстве плазмид, обычно является полусинтетической средой. Она состоит из углеродных источников, азотистых источников, минеральных солей и микроэлементов. Среди них типы углеродных и азотных источников имеют решающее значение для роста E. coli и накопления продуктов. Часто используемые углеродные источники — это глюкоза и глицерин, а азотные источники включают органические и неорганические азотные источники. Кроме того, чрезмерно высокое соотношение углерода к азоту (C/N) может замедлять рост бактериального штамма, в то время как чрезмерно низкое соотношение C/N может способствовать быстрому росту, но ограничивать накопление продукта.

Температура : Оптимальная температура для роста E. coli составляет 37°C. Однако, более низкие температуры (30-37°C) могут использоваться в баточной ферментации для снижения максимальной удельной скорости производства, что увеличивает репликацию плазмида. Для теплочувствительных плазмид повышение температуры до 42°C может вызвать удвоение числа копий плазмида.

пН : Оптимальный pH для роста E. coli составляет 7±0.2. pH ферментационной массы обычно поддерживается с помощью насосов для подачи кислот и щелочей.

DO : Критический диапазон растворенного кислорода для E. coli составляет 20%-30%. Недостаток растворенного кислорода может привести к чрезмерному образованию уксусной кислоты, что влияет на рост бактерий и даже может вызвать их автолиз. Избыток растворенного кислорода может вызвать отравление кислородом. Факторы, влияющие на растворенный кислород, включают скорость агитации, скорость аэрации и т.д.

Стратегия полусумматорной подачи : Полусумматорная ферментация часто выбирается для производства плазмид. Во-первых, она способствует достижению высокой плотности клеток при ферментации E. coli, что приводит к большему количеству биомассы, которая служит основой для высокой урожайности. Во-вторых, чрезмерно быстрый рост Escherichia coli влияет на стабильность плазмид. Добавление ограничивающих питательных веществ с использованием метода фид-батч может рационально контролировать скорость роста E. coli , тем самым увеличивая выход плазмид. Метод управления DO-stat широко используется для регулирования фид-батч во время ферментации плазмид. Также есть исследования, указывающие на возможность использования стратегии pH-stat.

3. Услуги, предоставляемые Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma разработала зрелую платформу для производства плазмид. Помимо этого, Yaohai Bio-Pharma оптимизировала базовую культуральную среду, питательную среду и стратегию контроля ферментации. В цикле культивирования продолжительностью 30 часов выход плазмид превышает 1 г/л.

Кроме того, Yaohai Bio-Pharma может предложить решения по оптимизации процесса на основе методов одного фактора или планирования экспериментов (DoE) для различных плазмид и бактерий-хозяев. Yaohai Bio-Pharma стремится удовлетворить потребности клиентов в высокой выходной продукции и качестве плазмид.

Компания Yaohai Bio-Pharma также активно ищет глобальных партнёров среди организаций или частных лиц и предлагает наиболее конкурентоспособное вознаграждение в отрасли. Если у вас есть вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться: [email protected]