本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵,具體涉及一種高效生產(chǎn)質(zhì)粒的方法。
背景技術(shù):
1、公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解,而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
2、質(zhì)粒作為一種游離于基因組外的環(huán)狀dna元件,廣泛的應(yīng)用于基因與細(xì)胞治療領(lǐng)域。另外,質(zhì)粒也是dna疫苗的重要載體,在醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。作為基因的載體,質(zhì)粒dna往往是基因類藥物的主要成本。
3、現(xiàn)有技術(shù)中,fabiola?islas-lugo等通過設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)由氨水代替氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph,提高了發(fā)酵的菌體密度,將質(zhì)粒產(chǎn)量提高到了213?mg?pdna/l、10?mgpdna/g?dcw,pdna?生產(chǎn)率提高60%。乙酸、乳酸的產(chǎn)生是由糖酵解和三羧酸循環(huán)引起的,它會導(dǎo)致碳源的流失從而降低質(zhì)粒產(chǎn)量。gheorghe?m?borja等通過敲除乙酸、乳酸等代謝副產(chǎn)物基因,使代謝流更多地流向質(zhì)粒合成,質(zhì)粒產(chǎn)量達(dá)到了186?mg/l?pdna。mairhofer等通過將質(zhì)粒改造非抗性基因依賴質(zhì)粒,進(jìn)一步將質(zhì)粒產(chǎn)量提高到1.1?g/l,總質(zhì)粒產(chǎn)量提高2倍。
4、然而,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),雖然現(xiàn)有技術(shù)對質(zhì)粒生產(chǎn)進(jìn)行了優(yōu)化,但目前質(zhì)粒生產(chǎn)效率仍然較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種高效生產(chǎn)質(zhì)粒的方法以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,利用本發(fā)明提供的補(bǔ)料培養(yǎng)基進(jìn)行質(zhì)粒菌種發(fā)酵培養(yǎng),可以滿足高密度發(fā)酵的要求,提高質(zhì)粒的產(chǎn)量,并且通過控制補(bǔ)料培養(yǎng)基補(bǔ)料速率來控制菌體生長速率,將本發(fā)明中的補(bǔ)料發(fā)酵培養(yǎng)基與補(bǔ)料方法相結(jié)合,進(jìn)一步提高質(zhì)粒的產(chǎn)量,從而可以有效提高質(zhì)粒生產(chǎn)的產(chǎn)能,降低生產(chǎn)成本。
2、具體地,本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
3、本發(fā)明的第一方面,提供一種高效生產(chǎn)質(zhì)粒的方法,所述方法包括:
4、(1)配置補(bǔ)料培養(yǎng)基,所述補(bǔ)料培養(yǎng)基包括以下組分:鹽酸硫胺素0.001-0.005g/l,cocl2·6h2o?0.01-0.1?g/l,znso4·6h2o?0.01-0.2g/l,cacl2·2h2o?0.01-0.5g/l,feso4·7h2o?0.01-0.2g/l,mgso4?5-20?g/l,葡萄糖100-500?g/l,酵母提取物20-50?g/l,胰蛋白胨20-50?g/l;
5、(2)將菌株接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中,發(fā)酵培養(yǎng)4-6?h;
6、(3)使用所述補(bǔ)料培養(yǎng)基進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)料,所述補(bǔ)料培養(yǎng)基的第一流速為5-8?ml/h,所述第一流速下連續(xù)補(bǔ)料10-14?h,然后將所述補(bǔ)料培養(yǎng)基的流速調(diào)整至第二流速20-40ml/h,直至菌體停止生長結(jié)束發(fā)酵;其中,連續(xù)補(bǔ)料過程中將菌體比生長速率控制在0.1-0.5?h-1。
7、本發(fā)明中提供了新的補(bǔ)料培養(yǎng)基,且配合該補(bǔ)料培養(yǎng)基對發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,對菌體生長進(jìn)行精細(xì)控制,通過控制補(bǔ)料速率來控制菌體比生長速率,可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)粒生產(chǎn)的最大化。通過對補(bǔ)料培養(yǎng)基優(yōu)化和生長控制策略優(yōu)化,在發(fā)酵罐上質(zhì)粒產(chǎn)量可以達(dá)到2.3g/l。
8、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(1)中所述補(bǔ)料培養(yǎng)基包括:鹽酸硫胺素0.001g/l,cocl2·6h2o?0.07?g/l,znso4·6h2o?0.17?g/l,cacl2·2h2o?0.23?g/l,feso4·7h2o0.17?g/l,mgso4?10?g/l,葡萄糖200?g/l,酵母提取物30?g/l,胰蛋白胨50?g/l。
9、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(2)中所述發(fā)酵培養(yǎng)的溫度控制條件為37℃,ph為7.0,溶氧控制在40%。
10、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(2)中接種前向所述發(fā)酵培養(yǎng)基中加入50?mg·ml-1的卡那霉素溶液,100×mgso4·7h2o母液,500?g/l葡萄糖溶液。
11、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(2)中初始發(fā)酵參數(shù)設(shè)定為1l裝液量,聯(lián)動轉(zhuǎn)速400-800?rpm,壓縮空氣通氣量1-3?lpm,氧氣0-1?lpm。
12、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(2)中所述菌株為dh5α。
13、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(2)中所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為:酵母粉24?g/l,胰蛋白胨12?g/l,磷酸二氫鉀3.8?g/l,磷酸氫二鉀16.38?g/l,mgso4?.7h2o?1.03?g/l。
14、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(3)中連續(xù)補(bǔ)料過程中將菌體比生長速率控制在0.12?h-1。
15、在一種具體的實(shí)施方式中,步驟(3)中所述第一流速為7.3?ml/h,所述第二流速為31.9?ml/h。
16、在本發(fā)明的第二方面,提供一種第一方面所述高效生產(chǎn)質(zhì)粒的方法在質(zhì)粒制備中的應(yīng)用。
17、本發(fā)明具有以下有益效果:
18、本發(fā)明提供了一種新型的發(fā)酵補(bǔ)料培養(yǎng)基,利用該發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行質(zhì)粒菌株發(fā)酵培養(yǎng),可以在提升菌體濃度的同時(shí)提高質(zhì)粒產(chǎn)量。同時(shí)本發(fā)明對發(fā)酵工藝進(jìn)一步優(yōu)化,在前期利用基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵一定時(shí)間后,通過限制比生長速率的方式梯度補(bǔ)加補(bǔ)料培養(yǎng)基,進(jìn)一步提高質(zhì)粒產(chǎn)量。利用本發(fā)明的補(bǔ)料培養(yǎng)基及其配套發(fā)酵工藝進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn),質(zhì)粒產(chǎn)量可達(dá)2.8?g/l。
1.一種高效生產(chǎn)質(zhì)粒的方法,其特征在于,所述方法包括:
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述補(bǔ)料培養(yǎng)基包括:鹽酸硫胺素0.001g/l,cocl2·6h2o?0.07?g/l,znso4·6h2o?0.17?g/l,cacl2·2h2o?0.23?g/l,feso4·7h2o?0.17g/l,mgso4?10?g/l,葡萄糖200?g/l,酵母提取物30?g/l,胰蛋白胨50?g/l。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(2)中所述發(fā)酵培養(yǎng)的溫度控制條件為37℃,ph為7.0,溶氧控制在40%。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(2)中所述菌株為dh5α。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(2)中所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為:酵母粉24?g/l,胰蛋白胨12?g/l,磷酸二氫鉀3.8?g/l,磷酸氫二鉀16.38?g/l,mgso4?.7h2o?1.07g/l。
6.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(2)中接種前向所述發(fā)酵培養(yǎng)基中加入50?mg·ml-1的卡那霉素溶液,?100×mgso4·7h2o母液,500?g/l葡萄糖溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(2)中初始發(fā)酵參數(shù)設(shè)定為1l裝液量,聯(lián)動轉(zhuǎn)速400-800?rpm,壓縮空氣通氣量1-3?lpm,氧氣0-1?lpm。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(3)中連續(xù)補(bǔ)料過程中將菌體比生長速率控制在0.12?h-1。
9.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(3)中所述第一流速為7.3?ml/h,所述第二流速為31.9?ml/h。
10.權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的高效生產(chǎn)質(zhì)粒的方法在質(zhì)粒制備中的應(yīng)用。