Metoder för att förbättra utbytet av pDNA

Produktionen av plasmid-DNA (pDNA) är beroende av genetisk rekombination, vilket innebär att man kopplar samman målgenen och andra element för att bilda en kovalent sluten cirkulär struktur. Hög celldensitetsjäsning av Escherichia coli och rening är de huvudsakliga sätten att producera pDNA.

Utvecklingen av cell- och genterapi (CGT) och mRNA har medfört fler möjligheter att förebygga epidemiska sjukdomar och behandla sällsynta sjukdomar. Den industriella produktionen av CGT och mRNA kräver högkvalitativt pDNA. Därför, optimerad jäsning av E.coli och högt utbyte av pDNA är avgörande för kostnadseffektiviteten hos CGT- och mRNA-vacciner/läkemedel.

1. Ökad efterfrågan på pDNA

Enligt den amerikanska Plasmid DNA Manufacturing Market Report förväntas CGT-marknaden växa från 7.2 miljarder USD 2023 till 23.3 miljarder USD 2028. Dessutom kommer genterapi att bli den dominerande riktningen för CGT. Ett ökande antal CGT-terapier godkänns för marknadslansering, och fler pipelines går in i den kliniska fasen. Som ett resultat av detta ökar efterfrågan på pDNA.

Förutom CGT-terapier är pDNA ett viktigt råmaterial för framställning av mRNA-vacciner. Med den kontinuerliga innovationen av mRNA-teknologi inom områdena infektionsvacciner, cancervacciner och behandlingar för sällsynta sjukdomar kommer efterfrågan på pDNA också att växa snabbt.

2. Metoder för att förbättra utbytet av pDNA

Med den ökande efterfrågan på plasmid-DNA ligger den nuvarande teknikutvecklingens fokus på att optimera fermenteringsstrategier för att förbättra utbytet av pDNA. Nyckelvillkoren för uppströms processutveckling inkluderar komponenter av odlingsmedium, temperatur, pH, löst syre (DO), specifik produktionshastighet och strategier för matning av partier.

Kultur Medium: Odlingsmediet för jäsning av E.coli som används i plasmidproduktion är vanligtvis ett halvsyntetiskt medium. Den är sammansatt av kolkällor, kvävekällor, oorganiska salter och spårämnen. Bland dem är typerna av kol- och kvävekällor avgörande för tillväxten av E.coli och ackumulering av produkter. Vanligt använda kolkällor är glukos och glycerol, och kvävekällor inkluderar organiska och oorganiska kvävekällor. Dessutom kan ett alltför högt förhållande mellan kol och kväve (C/N) bromsa tillväxten av bakteriestammen, medan ett alltför lågt C/N-förhållande kan främja snabb tillväxt men begränsa produktackumulering.

Temperatur: Den optimala temperaturen för tillväxt av E.coli är 37°C. Emellertid kan lägre temperaturer (30-37°C) användas vid satsvis fermentering för att minska den maximala specifika produktionshastigheten och därmed öka plasmidreplikationen. För värmekänsliga plasmider kan en ökning av temperaturen till 42°C inducera en fördubbling av plasmidkopietalet.

pH: Det optimala pH-värdet för tillväxt av E.coli är 7±0.2. pH i jäsningsbuljongen upprätthålls vanligtvis genom syra-baspumpar.

DO: Det kritiska koncentrationsintervallet för löst syre för E.coli är 20%-30%. Otillräckligt löst syre kan leda till överdriven produktion av ättiksyra, påverka bakterietillväxten och till och med orsaka bakteriell autolys. För mycket löst syre kan orsaka syreförgiftning. Faktorer som påverkar löst syre inkluderar omrörningshastighet, luftningshastighet, etc.

Fed-batch-strategi: Fed-batch-fermentering väljs ofta för plasmidproduktion. För det första bidrar det till att uppnå hög celldensitetsjäsning av E coli, vilket resulterar i mer biomassa, vilket utgör grunden för hög avkastning. För det andra påverkar den alltför snabba tillväxten av Escherichia coli plasmidstabiliteten. Tillsatsen av restriktiva näringsämnen med hjälp av matad-batch kan rationellt kontrollera tillväxthastigheten för E.coli20 plasmidutbytet. DO-stat-kontrollstrategin används vanligtvis för att reglera matad-batch under plasmidfermentering. Det finns också forskning som indikerar genomförbarheten av pH-statstrategin.

3. Tjänster tillhandahållna av Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma har utvecklat en mogen plattform för plasmidproduktion. Dessutom optimerade Yaohai Bio-Pharma det grundläggande odlingsmediet, fodermediet och jäsningskontrollstrategin. Inom en odlingscykel på 30 timmar överstiger plasmidutbytet 1 g/L.

Dessutom kan Yaohai Bio-Pharma tillhandahålla processoptimeringslösningar baserade på enfaktor- eller Design of Experiments (DoE)-metoder för olika plasmider och värdbakterier. Yaohai Bio-Pharma har som mål att möta kundernas krav på högt plasmidutbyte och kvalitet.

Yaohai Bio-Pharma söker också aktivt efter institutionella eller individuella globala partners och erbjuder den mest konkurrenskraftiga ersättningen i branschen. Om du har några frågor är du välkommen att kontakta: [email protected]