تسخير قوة استراتيجية التخمير على دفعات

تُستخدم Pichia pastoris على نطاق واسع في إنتاج العديد من البروتينات غير المتجانسة. وقد نجحت تقنية التخمير عالي الكثافة الخلوية (HCDF)، التي يتم تنفيذها من خلال التغذية على دفعات، في تحقيق إنتاج واسع النطاق للمستحضرات الصيدلانية الحيوية والإنزيمات الصناعية. وفي وسائط يتم التحكم فيها بدقة، يمكن استخدام تقنية التخمير عالي الكثافة الخلوية للحصول على بروتينات معاد التركيب عالية الغلة وعالية النشاط وفعالة من حيث التكلفة.

تشير الأبحاث الحديثة إلى أنه من خلال استراتيجيات HCDF، تُبذل جهود لزيادة إنتاج ونشاط البروتينات غير المتجانسة في Pichia pastoris. تسمح تقنية HCDF بالوصول بسهولة إلى مجموعات خلايا عالية المستوى في بيئات محددة، وبالتالي تمكين الحصول على بروتينات معاد تركيبها وفيرة ذات نشاط معزز وتكاليف مخفضة من خلال HCDF. ومع ذلك، يظل اختيار استراتيجية HCDF المناسبة لتحسين التعبير عالي المستوى عن بروتينات معينة في Pichia pastoris تحديًا.

التخمير عالي الكثافة الخلوية (HCDF)

تتميز Pichia pastoris بتفوقها في إنتاج البروتين غير المتجانس، وهي المفضلة في عملية التخمير بالهيدروجين عالي الكثافة في المفاعلات الحيوية الآلية. وتتكون عملية التخمير بالهيدروجين عالي الكثافة من ثلاث مراحل: دفعة الجلسرين، والتغذية، وتحريض الميثانول. وتتمتع Yaohai Bio-Pharma بخبرة تزيد عن عقد من الزمان في التخمير الميكروبي، وقد خدمت أكثر من 3 مشروع. وتتمتع الشركة بخبرة واسعة وتكنولوجيا متطورة، مما يمكنها من الاستفادة من استراتيجيات التخمير بالهيدروجين عالي الكثافة المختلفة لتحسين كفاءة إنتاج البروتين.

يعمل الميثانول كمحفز لـ AOX1 ومصدر للكربون، ولكن يجب التحكم في تركيزه لمنع السمية. يعد تقييم استراتيجيات التغذية المختلفة بالميثانول أمرًا بالغ الأهمية لتحسين نمو Pichia pastoris وتعبير البروتين

استراتيجية استحثاث الميثانول

في استراتيجية تحريض الميثانول باستخدام HCDF، تشتمل استراتيجيات التحريض القائمة على الحالة على مجموعة من منهجيات التحكم التي تنظم الإضافة التكميلية للميثانول من خلال التحكم المباشر/غير المباشر أو التحكم الأمامي/العكسي. ومن بين استراتيجيات التحريض الإحصائية، تشمل الاستراتيجيات الرئيسية μ-stat وDissolved Oxygen (DO)-stat وmethanol-stat وbiomass-stat.

1.1 ميكروستات

تحافظ استراتيجية μ-stat على ثبات الكتلة الحيوية من خلال التحكم في μ، ومساعدة القدرة على التكاثر، ودراسة تأثير μ على التعبير البروتيني. ومع ذلك، تفتقر إلى التحكم المباشر في الميثانول والأكسجين المذاب، مما يعرض للخطر التراكم وتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية.

1.2 DO-stat

تنظم استراتيجية DO-stat بشكل غير مباشر تغذية الميثانول من خلال التحكم في الأكسجين المذاب للحفاظ على الأكسجين، لكنها لا تثبت تركيز الميثانول ومعدل النمو، مما قد يؤثر على دراسة التعبير عن البروتين. تشكل الأكسجين تحديًا في التخمير الهوائي، وبينما قد يكون إضافة الأكسجين النقي مكلفًا وسامًا، فإن تعزيز الضغط هو نهج أكثر اقتصادا ويمكنه أيضًا تعزيز نشاط البروتين.

1.3 ميثانول-ستات

إن عدم التحكم الكافي في تركيز الميثانول يفرض قيودًا على كل من استراتيجيات μ-stat وDO-stat. إن استراتيجيات الميثانول الإحصائية، التي تعمل في وضع التشغيل/الإيقاف، معرضة للتقلبات وتفتقر إلى الدقة. وعلى النقيض من ذلك، توفر وحدات التحكم PID تنظيمًا أكثر دقة لتركيز الميثانول، مما يعزز فعالية التخمير بشكل عام.

1.4 الكتلة الحيوية

تحدد استراتيجية الكتلة الحيوية العلاقة بين الكتلة الحيوية وتغذية الميثانول، وتحسين معدل تغذية الميثانول لتعزيز إنتاج البروتين. يعد مراقبة الكتلة الحيوية عبر الإنترنت أكثر عملية، حيث تعد قياس التدفق الخلوي الطريقة المفضلة. على مقياس 1000 لتر، يؤدي تحسين معدل تغذية الميثانول إلى تحسين نشاط الإنزيم والعائد والإنتاجية بشكل كبير، متفوقًا على التخمير بالقارورة.

استراتيجية التغذية المشتركة

يجب استهلاك الجلسرين، باعتباره مثبطًا لمروج AOX1، بالكامل قبل تحفيز الميثانول لتجنب قمع إنتاج البروتين. قد تعزز الركائز المساعدة نشاط الإنزيم، لكن الجلسرين الزائد قد يضر بالنمو والتعبير. يمكن للسوربيتول وحمض الأسكوربيك والمانيتول وغيرها أن تحل محل الجلسرين، مما يقلل من وقت التحلل البروتيني والزراعة، ويعزز التعبير عن البروتين.

يتطلب بنك السلالات تبني طرق الحفظ المناسبة ووضعها في بيئة مناسبة للحفاظ على استقرار خصائص السلالة. يمكن لشركة Yaohai Bio-Pharma تلبية متطلبات حفظ مخزون الجلسرين (عبر المجمدات ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية أو النيتروجين السائل) والحفظ بالتجميد والتجفيف للخميرة والإشريكية القولونية.

استراتيجية فرض القيود

في Pichia pastoris، تعمل الظروف التقييدية مثل انخفاض الأكسجين المذاب وتركيز الميثانول والحد من الأكسجين على تعزيز التعبير عن البروتين المؤتلف. تعمل الظروف المحدودة بالأكسجين على تنشيط مُحفِّز AOX1 عبر تراكم الميثانول، مما يزيد من إنتاج البروتين مع تقليل الحرارة. يعزز الحث في درجات الحرارة المنخفضة الغلة والنشاط والاستقرار وقابلية الخلايا للبقاء ولكنه يضيف تكاليف التبريد. يساعد الحد من الرقم الهيدروجيني والنيتروجين أيضًا في التعبير، مما يتطلب الحذر لتجنب المشكلات التشغيلية. يعزز الحد من النيتروجين بشكل ملحوظ إنتاجية البروتين المحددة.

كما تسعى شركة Yaohai Bio-Pharma بنشاط إلى استقطاب شركاء عالميين من المؤسسات أو الأفراد وتقدم التعويضات الأكثر تنافسية في الصناعة. إذا كانت لديك أي أسئلة، فلا تتردد في الاتصال بنا: [email protected]