Effect of Particle Loading on GM-CSF Production by Saccharomyces cerevisiae in a Three-Phase Fluidized Bed Bioreactor
- 作者
- Chin-Hang Shu, Shang-Tian Yang
- 单位
- Department of Chemical Engineering, The Ohio State University, 140 West 19th Avenue, Columbus, Ohio 43210
- 杂志
- Biotechnology and Bioengineering（1996）
- DOI
- 10.1002/(SICI)1097-0290(19960720)51:2<229::AID-BIT13>3.0.CO;2-H
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
研究颗粒装载率对三相流化床生物反应器中固定化重组酵母连续生产GM-CSF的影响，以及质粒稳定性与细胞密度之间的权衡。
研究策略
采用气举式三相流化床生物反应器，以多孔玻璃珠固定化重组酿酒酵母，在连续发酵中改变颗粒装载率（5%至33%），并使用选择性/非选择性培养基启动和生产，评估反应器性能。
研究路线图
创新点
系统评估颗粒装载率对重组蛋白产量和质粒稳定性的影响；证明固定化细胞能显著提高质粒稳定性并保护细胞免受剪切力伤害。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae strain XV2181 | GM-CSF表达调控 | ADH2 promoter | — | 调控 | 葡萄糖阻遏型启动子，控制GM-CSF转录 |
| Saccharomyces cerevisiae strain XV2181 | 色氨酸合成 | TRP1 | 磷酸核糖邻氨基苯甲酸异构酶 | 催化 | 作为选择标记，维持质粒 |
| Saccharomyces cerevisiae strain XV2181 | GM-CSF生产 | MuGM-CSF cDNA | 鼠源GM-CSF | 调控 | 目标重组蛋白，具有免疫调控功能 |
关键发现
- 颗粒装载率从5%增至33%时，总细胞密度从16.17 g/L增至35.31 g/L，体积产率从0.36 mg/L·h增至1.31 mg/L·h，但携带质粒细胞比产率从0.55 mg/h·g降至0.07 mg/h·g
- 细胞产率从0.66 g/g降至0.41 g/g，产物产率从0.70 mg/g增至2.71 mg/g
- 稀释率从0.03 h^-1提高至0.07 h^-1使生产率提高2-3倍
- 固定化细胞质粒稳定性高于游离细胞，且随颗粒装载率增加质粒衰减减慢。
研究结论
三相流化床生物反应器可用于连续生产重组蛋白；高颗粒装载率提高细胞密度和体积生产率，但降低比生产率；提高稀释率可改善产率和质粒稳定性。固定化细胞是维持质粒稳定和连续生产的有效策略。