查看: 40289|回復(fù): 56
打印 上一主題 下一主題

在發(fā)酵的角度廓清“后抗生素時代”的含義

  [復(fù)制鏈接]
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
發(fā)表于 2009-5-17 21:41:23 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
大家都說“后抗生素時代”,除了歐盟禁抗帶來的畜牧行業(yè)的緊迫外,它的含義還有另一個。n

那就是,在以往(2005-2006以前),發(fā)酵處于抗生素時代。抗生素時代的含義,是指,以抗生素工藝代表最高發(fā)酵技術(shù),引導(dǎo)行業(yè)。以抗生素工藝評價體系為整個發(fā)酵行業(yè)的指導(dǎo)。也即,抗生素發(fā)酵工藝,指導(dǎo)了有機(jī)酸(主要檸檬酸)行業(yè),氨基酸(主要味精)行業(yè)的生產(chǎn)構(gòu)成體系。
抗生素發(fā)酵,是經(jīng)典發(fā)酵的代表。

所謂后抗生素時代,指進(jìn)入分子時代后,工程菌由于自身原因不適應(yīng)以抗生素發(fā)酵為指導(dǎo),而自身發(fā)展了一種開發(fā),生產(chǎn),和評價體系。工程菌株的高精度控制發(fā)酵,代表了行業(yè)的最高水平。
中國畜牧人網(wǎng)站微信公眾號

評分

參與人數(shù) 1論壇幣 +150 收起 理由
山中的漫游者 + 150

查看全部評分

版權(quán)聲明:本文內(nèi)容來源互聯(lián)網(wǎng),僅供畜牧人網(wǎng)友學(xué)習(xí),文章及圖片版權(quán)歸原作者所有,如果有侵犯到您的權(quán)利,請及時聯(lián)系我們刪除(010-82893169-805)。
沙發(fā)
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:45:16 | 只看該作者
后抗生素的時代特點,有點和經(jīng)典發(fā)酵時代不同,在經(jīng)典發(fā)酵時代,抗生素工藝技術(shù)涵蓋了,指導(dǎo)了整個發(fā)酵行業(yè),但后抗生素時代,分子技術(shù)和工程菌發(fā)酵技術(shù),并不能代表整個行業(yè)。

它與經(jīng)典發(fā)酵,即抗生素工藝指導(dǎo)下的發(fā)酵,是同時存在的。 這一點,與抗生素時代不同。
板凳
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:46:46 | 只看該作者
下面,以蛋白表達(dá)為例,大致闡述下后抗生素時代的技術(shù)過程,然后,再做一下對比。

先闡述大致工藝過程:
地毯
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:48:56 | 只看該作者
蛋白表達(dá)的技術(shù)與工藝概述

在分子生物學(xué)角度講,找到或合成外源蛋白基因,構(gòu)建質(zhì)粒,并導(dǎo)入細(xì)胞以表達(dá)具有生物活性的折疊正確的蛋白,是一種成熟的常規(guī)技術(shù)。目前,包括酶,抗原,抗體,激素,其他小分子調(diào)節(jié)蛋白在內(nèi)的很多蛋白,都已經(jīng)用這種技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。在具體的工藝選擇上,歷史沿襲習(xí)慣和表達(dá)體系的選擇,對工藝穩(wěn)定性,成本,有巨大的影響。

目前,常用的蛋白表達(dá)系,有3個類別:
5
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:51:02 | 只看該作者
1,大腸桿菌表達(dá)系。
大腸桿菌的遺傳背景十分清楚,代謝相對簡單,發(fā)酵副產(chǎn)物少,在不是很嚴(yán)格的情況下,是表達(dá)蛋白的首選。通過按經(jīng)驗選擇合適的菌株及合適的質(zhì)粒,既可以以包涵體的形式得到大量的目標(biāo)蛋白,又可以在細(xì)胞外得到可溶性蛋白,是常見的一種表達(dá)系。

2,酵母菌表達(dá)系。
用酵母做表達(dá)系,理由之一,也是遺傳背景清楚,而且,當(dāng)?shù)鞍追肿恿窟^小,不能形成包涵體時,或蛋白的二硫鍵過多,不易體外復(fù)性時,酵母菌就成了合適的選擇。另外,酵母對蛋白也會有一個簡單的修飾,近似于高等動物的蛋白糖基化過程。這樣,在合成在體液中發(fā)揮作用的蛋白,而且,又不能(技術(shù)水平限制)用動物細(xì)胞時,就可以退而求其次的選用酵母菌表達(dá)。一般是用信號肽把蛋白導(dǎo)出細(xì)胞,在發(fā)酵液中以可溶性蛋白的形式存在。這也是一個常見的表達(dá)系。

3,動物(或說,人的)細(xì)胞表達(dá)系。
這種情況,在純度或毒性方面有較高要求的產(chǎn)品應(yīng)用。一般國外產(chǎn)品應(yīng)用較多,國內(nèi)還沒有用動物細(xì)胞表達(dá)蛋白實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的報道。由于技術(shù)限制,國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)用這個方法目前還有較大難度。
6
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:52:26 | 只看該作者
這3種表達(dá)系,各自有自己的優(yōu)缺點。首先,在潛在的毒性影像方面講,由于和真核生物親緣關(guān)系太遠(yuǎn),大腸桿菌就最不合適。其次是酵母菌。而在表達(dá)量和代謝控制成本上來講,酵母菌和動物細(xì)胞又是差強(qiáng)人意的。現(xiàn)在,很多蛋白習(xí)慣性的選用酵母菌做表達(dá)系,就是因為早期提取蛋白技術(shù)低下,而動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)又不過關(guān)的原因所致。目前,雖然提取工藝提高了,但作為蛋白這種高附加值產(chǎn)品,運作成本集中在銷售而不是生產(chǎn),所以,降低生產(chǎn)成本的訴求很低。站在降低開發(fā)難度的角度講,一方面,質(zhì)粒構(gòu)建和質(zhì)粒與菌株的匹配方面依賴大量經(jīng)驗,另一方面,發(fā)酵工藝策略選擇與發(fā)酵工藝優(yōu)化又需要很大的投入,所以,技術(shù)開發(fā)部門沿用自己熟悉的,已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗的表達(dá)系,是合理的。
7
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:53:34 | 只看該作者
不過,隨著分子技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展,分子技術(shù)進(jìn)入低附加值的產(chǎn)品領(lǐng)域又是必然的,降低生產(chǎn)成本就變的越來越必要了。

大腸桿菌表達(dá)系有兩種得到外源蛋白的方法:

1,緩慢的表達(dá),得到可溶性蛋白,這種方法產(chǎn)量和酵母菌表達(dá)類似,與酵母菌比,不具有明顯的優(yōu)勢,一般是有做大腸桿菌傳統(tǒng)的研究機(jī)構(gòu)生產(chǎn)小分子蛋白的一種沿襲性做法。

2,使用T7啟動子表達(dá)蛋白,這樣,高速的蛋白表達(dá)速率使蛋白來不及折疊,在細(xì)胞內(nèi)形成非水溶性的包涵體。最后目標(biāo)蛋白可以達(dá)到總細(xì)胞質(zhì)量的15%-25%,這樣,就為降低成本提供了一種可能。

不過,在使用T7啟動子表達(dá)時,也存在兩個難點:
8
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:55:22 | 只看該作者
1,蛋白的復(fù)性技術(shù),如果形成可溶性蛋白,那利用(使用分子技術(shù)加載在目標(biāo)蛋白上)信號肽,只要過一遍柱子就能分離得到純度非常高的,具有生物活性的產(chǎn)品,而形成包涵體,對提取,復(fù)性就有較高的要求,特別是二硫鍵的存在,會對復(fù)性產(chǎn)生很大的影響。在目前國內(nèi)和國際流行技術(shù)看,并不是所有的蛋白都能在預(yù)定成本下復(fù)性的。

2,任何情況下,高產(chǎn)都是代謝網(wǎng)絡(luò)互相依賴與作用的結(jié)果。在如此高的表達(dá)量下,甚至細(xì)胞的形態(tài)都已經(jīng)發(fā)生很大變化,正常代謝受到嚴(yán)重干擾,以至于放大時,搖瓶工藝對發(fā)酵工藝幾乎沒有任何參考價值。發(fā)酵工藝策略的選擇將直接依賴于工程人員在生化,生理水平對菌株的理解,而匱乏可資參考的數(shù)據(jù)資料。發(fā)酵工藝的優(yōu)化要離開搖瓶經(jīng)驗在發(fā)酵罐上逐步進(jìn)行,這樣,整個發(fā)酵工藝的確立就需要比想象中要大得多的人員與時間的投入。
9
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:56:44 | 只看該作者
另外,再說一下糖基化的問題。

在動物細(xì)胞內(nèi)合成的折疊正確的蛋白,在分泌入體液前會有一個糖基化的過程,加上一個糖鏈就不會很快被蛋白酶當(dāng)做折疊錯誤的蛋白水解掉。但是以微生物為表達(dá)系表達(dá)的蛋白,不具有動物細(xì)胞的修飾過程,用大腸桿菌表達(dá)的目標(biāo)蛋白,很快會在血液中被降解。解決或回避這個問題,有兩種方法:
10
 樓主| 發(fā)表于 2009-5-17 21:58:09 | 只看該作者
1,用動物細(xì)胞表達(dá),一般,是用癌化的人類細(xì)胞。由于動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)要求過高,在國外比較昂貴的醫(yī)藥中有應(yīng)用,國內(nèi)不常見。

2,由于酵母菌也有一個對蛋白的粗略的修飾過程,可以用酵母菌表達(dá)目標(biāo)蛋白。這個技術(shù),國內(nèi)國外都在用,可以是一個權(quán)宜之計。主要難點集中在對合適菌株的分子水平的改造,以達(dá)到盡可能接近滿意的修飾效果。
您需要登錄后才可以回帖 登錄 | 注冊

本版積分規(guī)則

發(fā)布主題 快速回復(fù) 返回列表 聯(lián)系我們

關(guān)于社區(qū)|廣告合作|聯(lián)系我們|幫助中心|小黑屋|手機(jī)版| 京公網(wǎng)安備 11010802025824號

北京宏牧偉業(yè)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司 版權(quán)所有(京ICP備11016518號-1

Powered by Discuz! X3.5  © 2001-2021 Comsenz Inc. GMT+8, 2024-12-22 09:06, 技術(shù)支持:溫州諸葛云網(wǎng)絡(luò)科技有限公司