Các Phương pháp Nâng cao Sản lượng pDNA

Việc sản xuất ADN plasmid (pDNA) dựa vào sự tái tổ hợp gen, bao gồm việc kết nối gen đích và các yếu tố khác để tạo thành cấu trúc tròn đóng cộng hóa trị. Ủ men tế bào có mật độ cao của Escherichia Coli và tinh chế là những cách chính để sản xuất pDNA.

Việc phát triển liệu pháp tế bào và gen (CGT) cùng với mRNA đã mang lại nhiều khả năng hơn trong việc phòng ngừa bệnh dịch và điều trị bệnh hiếm gặp. Sản xuất công nghiệp CGT và mRNA yêu cầu pDNA chất lượng cao . Do đó, ủ men tối ưu của E. coli và năng suất cao của pDNA là rất quan trọng cho tính hiệu quả về chi phí của vắc xin/thuốc CGT và mRNA.

1. Nhu cầu ngày càng tăng đối với pDNA

Theo Báo cáo Thị trường Sản xuất Plasmid DNA của Hoa Kỳ, thị trường CGT dự kiến sẽ tăng trưởng từ 7,2 tỷ USD vào năm 2023 lên 23,3 tỷ USD vào năm 2028. Ngoài ra, liệu pháp gen sẽ trở thành hướng phát triển chủ đạo của CGT. Số lượng ngày càng tăng các liệu pháp CGT được phê duyệt để đưa ra thị trường, và nhiều pipeline hơn đang bước vào giai đoạn lâm sàng. Kết quả là, nhu cầu về pDNA đang tăng vọt.

Bên cạnh các liệu pháp CGT, pDNA là nguyên liệu thô thiết yếu cho việc sản xuất vaccine mRNA. Với sự đổi mới liên tục của công nghệ mRNA trong các lĩnh vực vaccine phòng ngừa bệnh truyền nhiễm, vaccine ung thư và điều trị bệnh hiếm, nhu cầu về pDNA cũng sẽ tăng nhanh.

2. Phương pháp cải thiện năng suất của pDNA

Với nhu cầu ngày càng tăng đối với ADN plasmid, trọng tâm phát triển công nghệ hiện nay là tối ưu hóa các chiến lược lên men để cải thiện năng suất của pDNA. Các điều kiện quan trọng cho việc phát triển quy trình thượng nguồn bao gồm thành phần môi trường nuôi cấy, nhiệt độ, pH, lượng oxy hòa tan (DO), tỷ lệ sản xuất cụ thể và các chiến lược fed-batch.

Môi trường nuôi cấy: Môi trường nuôi cấy dùng cho quá trình lên men của E. coli được sử dụng trong sản xuất plasmid thường là môi trường bán tổng hợp. Nó bao gồm nguồn carbon, nguồn nitơ, muối vô cơ và các nguyên tố vi lượng. Trong đó, loại nguồn carbon và nitơ đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của E. coli và sự tích lũy sản phẩm. Các nguồn carbon phổ biến là glucose và glycerol, còn nguồn nitơ bao gồm cả nguồn nitơ hữu cơ và vô cơ. Ngoài ra, tỷ lệ carbon-nitơ (C/N) quá cao có thể làm chậm sự phát triển của chủng vi khuẩn, trong khi tỷ lệ C/N quá thấp có thể thúc đẩy sự phát triển nhanh nhưng hạn chế sự tích lũy sản phẩm.

Nhiệt độ : Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng của E. coli là 37°C. Tuy nhiên, nhiệt độ thấp hơn (30-37°C) có thể được sử dụng trong lên men mẻ để giảm tốc độ sản xuất riêng biệt tối đa, từ đó tăng cường nhân bản plasmid. Đối với plasmid nhạy cảm với nhiệt, tăng nhiệt độ lên 42°C có thể kích thích tăng gấp đôi số lượng bản sao plasmid.

pH : pH tối ưu cho sự tăng trưởng của E. coli là 7±0.2. pH của môi trường lên men thường được duy trì thông qua bơm axit-base.

Đơn vị : Phạm vi nồng độ oxy hòa tan quan trọng đối với E. coli là 20%-30%. Oxy hòa tan không đủ có thể dẫn đến sản xuất quá mức axit axetic, ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của vi khuẩn và thậm chí gây ra tự phân của vi khuẩn. Oxy hòa tan quá mức có thể gây ngộ độc oxy. Các yếu tố ảnh hưởng đến oxy hòa tan bao gồm tốc độ khuấy, tốc độ cấp khí, v.v.

Chiến lược lên men bán liên tục : Lên men bán liên tục thường được chọn để sản xuất plasmid. Trước tiên, nó có lợi cho việc đạt được lên men mật độ tế bào cao của E. coli, kết quả là có nhiều sinh khối hơn, điều này tạo nền tảng cho năng suất cao. Thứ hai, sự tăng trưởng quá nhanh của Escherichia coli ảnh hưởng đến độ ổn định của plasmid. Việc bổ sung chất dinh dưỡng hạn chế bằng phương pháp fed-batch có thể kiểm soát hợp lý tốc độ tăng trưởng của E. coli , từ đó tăng cường năng suất plasmid. Chiến lược kiểm soát DO-stat thường được sử dụng để điều chỉnh quá trình fed-batch trong lên men plasmid. Cũng có nghiên cứu chỉ ra khả thi của chiến lược pH-stat.

3. Các dịch vụ do Yaohai Bio-Pharma cung cấp

Yaohai Bio-Pharma đã phát triển một nền tảng chín chắn cho việc sản xuất plasmid. Ngoài ra, Yaohai Bio-Pharma đã tối ưu hóa môi trường nuôi cấy cơ bản, môi trường bổ sung và chiến lược kiểm soát lên men. Trong chu kỳ culti 30 giờ, năng suất plasmid vượt quá 1g/L.

Ngoài ra, Yaohai Bio-Pharma có khả năng cung cấp các giải pháp tối ưu hóa quy trình dựa trên phương pháp đơn nhân tố hoặc Thiết kế Thực nghiệm (DoE) cho các plasmid và vi khuẩn chủ khác nhau. Yaohai Bio-Pharma hướng đến việc đáp ứng yêu cầu của khách hàng về năng suất cao và chất lượng plasmid.

Yaohai Bio-Pharma cũng đang tích cực tìm kiếm đối tác toàn cầu là tổ chức hoặc cá nhân và cung cấp mức bồi thường cạnh tranh nhất trong ngành. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, vui lòng liên hệ: [email protected]