Методи підвищення виходу пДНК

Виробництво плазмідної ДНК (пДНК) залежить від генетичної рекомбінації, яка передбачає з’єднання цільового гена та інших елементів для формування ковалентно замкнутої кільцевої структури. Ферментація з високою клітинною щільністю Кишкова паличка і очищення є основними способами виробництва пДНК.

Розвиток клітинної та генної терапії (CGT) і мРНК відкрив більше можливостей для запобігання епідемічним захворюванням і лікування рідкісних захворювань. Промислове виробництво CGT і мРНК вимагає високоякісна пДНК. Таким чином, оптимізоване бродіння E. палички і високий вихід пДНК є вирішальними для економічної ефективності CGT та мРНК вакцин/препаратів.

1. Зростання попиту на пДНК

Згідно зі звітом про ринок виробництва плазмідної ДНК США, очікується, що ринок CGT зросте з 7.2 млрд доларів США у 2023 році до 23.3 мільярдів доларів США у 2028 році. Крім того, генна терапія стане домінуючим напрямком CGT. Все більша кількість терапій CGT схвалюється для запуску на ринок, і все більше конвеєрів переходять у клінічну фазу. Як наслідок, попит на pDNA стрімко зростає.

На додаток до терапії CGT, pDNA є важливою сировиною для виробництва мРНК-вакцин. Завдяки безперервним інноваціям технології мРНК у сферах вакцин від інфекційних захворювань, вакцин проти раку та лікування рідкісних захворювань попит на pDNA також швидко зростатиме.

2. Методи підвищення виходу пДНК

Зі збільшенням попиту на плазмідну ДНК поточний розвиток технологій зосереджено на оптимізації стратегій ферментації для підвищення виходу пДНК. Ключові умови для розвитку процесу на початку процесу включають компоненти культурального середовища, температуру, рН, розчинений кисень (DO), питому продуктивність і стратегії періодичного підживлення.

Живильне середовище: Живильне середовище для ферментації E. палички використовується у виробництві плазмід, як правило, напівсинтетичне середовище. Він складається з джерел вуглецю, джерел азоту, неорганічних солей і мікроелементів. Серед них типи джерел вуглецю та азоту є вирішальними для зростання E. палички і накопичення продуктів. Зазвичай використовуваними джерелами вуглецю є глюкоза та гліцерин, а джерелами азоту є органічні та неорганічні джерела азоту. Крім того, надмірно високе співвідношення вуглецю до азоту (C/N) може уповільнити ріст бактеріального штаму, тоді як надмірно низьке співвідношення C/N може сприяти швидкому росту, але обмежити накопичення продукту.

температура: Оптимальна температура для росту E. палички становить 37°C. Проте нижчі температури (30-37°C) можна використовувати при періодичній ферментації, щоб зменшити максимальну питому швидкість виробництва, таким чином підвищивши реплікацію плазміди. Для термочутливих плазмід підвищення температури до 42°C може призвести до подвоєння кількості копій плазмід.

pH: Оптимальний pH для росту E. палички становить 7±0.2. Рівень pH ферментаційного бульйону зазвичай підтримується за допомогою кислотно-лужних насосів.

DO: Критичний діапазон концентрації розчиненого кисню для E. палички становить 20%-30%. Недостатня кількість розчиненого кисню може призвести до надмірного утворення оцтової кислоти, впливаючи на ріст бактерій і навіть викликаючи їх аутоліз. Надлишок розчиненого кисню може спричинити кисневе отруєння. Фактори, що впливають на розчинений кисень, включають швидкість перемішування, швидкість аерації тощо.

Fed-пакетна стратегія: Для виробництва плазмід часто вибирають періодичну ферментацію з підживленням. По-перше, це сприяє досягненню ферментації з високою щільністю клітин Кишкова паличка, в результаті чого утворюється більше біомаси, що служить основою для високого врожаю. По-друге, надто швидкий ріст Escherichia coli впливає на стабільність плазміди. Додавання обмежувальних поживних речовин за допомогою періодичної підживлення може раціонально контролювати швидкість росту E. палички, тим самим підвищуючи вихід плазміди. Стратегія контролю DO-stat зазвичай використовується для регулювання порції підживлення під час ферментації плазміди. Є також дослідження, які вказують на доцільність стратегії pH-stat.

3. Послуги, що надаються Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma розробила зрілу платформу для виробництва плазмід. Крім того, Yaohai Bio-Pharma оптимізувала основне культуральне середовище, кормове середовище та стратегію контролю ферментації. Протягом 30-годинного циклу культивування вихід плазміди перевищує 1 г/л.

Крім того, Yaohai Bio-Pharma здатна надавати рішення для оптимізації процесів на основі однофакторних методів або методів планування експериментів (DoE) для різних плазмід і бактерій-господарів. Yaohai Bio-Pharma прагне задовольнити вимоги клієнтів щодо високого виходу та якості плазмід.

Yaohai Bio-Pharma також активно шукає інституційних або індивідуальних глобальних партнерів і пропонує найконкурентнішу компенсацію в галузі. Якщо у вас виникли запитання, будь ласка, не соромтеся звертатися до: [email protected]