重组人骨形态发生蛋白-7工程菌的高密度发酵

目的建立重组人骨形态发生蛋白-7(rhBMP-7)工程菌的高密度发酵工艺。方法采用摇瓶及发酵罐培养工程菌BL21/pBV221-rhBMP-7,观察不同培养基、乙酸浓度、pH值、诱导时间等对工程菌菌体生长及目的蛋白表达的影响。在优化的发酵条件下培养工程菌,当菌体A600值达100时,42℃升温诱导,并对表达产物进行纯化。结果发酵培养基与LB培养基培养的工程菌目的蛋白的表达量无明显差异;乙酸可明显抑制菌体生长及目的蛋白表达;最适于菌体生长和目的蛋白表达的pH值分别为6.8和7.6;最佳诱导时间为3h。以优化的发酵条件培养的工程菌诱导3h后,目的蛋白的表达量可达菌体总蛋白的34.9%,最终菌体A600值可达139.5;经纯化的目的蛋白纯度可达95%以上。结论已初步建立了rhBMP-7工程菌的高密度发酵工艺。     

毕赤酵母产重组木聚糖酶发酵条件的优化及其酶学性质

目的优化毕赤酵母工程菌GS115/xyn11A产重组木聚糖酶的发酵条件,并检测其酶学性质。方法采用单因素试验和L(934)正交试验考察摇瓶发酵条件下培养基起始pH值、诱导剂甲醇添加量、诱导温度及诱导时间对产酶活性的影响;并分析重组木聚糖酶的酶学性质。结果影响重组毕赤酵母产酶的因素重要性依次为:培养基起始pH值>诱导时间>诱导温度>甲醇添加量,重组酵母产酶最佳条件为:起始pH值7.5,甲醇添加量1.5%,32℃诱导96 h,在此条件下进行诱导表达重组木聚糖酶的酶活性可达228.35 IU/ml;酶的最适反应温度为50℃,最适反应pH值为5.5,在低于40℃和pH 4.5～7.5的范围内较稳定。结论优化了毕赤酵母产重组木聚糖酶的发酵条件,为木聚糖酶的工业化生产及应用提供了依据。     

重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌发酵工艺的优化

目的优化重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌的发酵工艺,为其规模化生产奠定基础。方法以目的蛋白的表达量及菌体浓度作为综合评价指标,对重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌的摇瓶发酵温度、初始pH值、溶解氧、IPTG浓度及诱导时间进行优化;以摇瓶发酵结果为基础,进一步对发酵罐培养工艺中诱导时机、诱导时间及补料培养基配方进行优化;以确定的罐发酵工艺条件连续发酵5批,验证该发酵工艺。结果最适摇瓶发酵工艺条件为:发酵温度为37℃,初始pH值为7.0,高溶氧,IPTG诱导浓度为0.05 mmol/L,诱导时间为4 h;最适罐发酵工艺条件为:菌体A600值约为40时开始诱导,诱导时间为4 h,补料培养基配方为葡萄糖25%,MgSO4.7H2O 0.5%。按照确定的工艺连续发酵5批,最终菌体A600均达50.0以上,目的蛋白的表达量均高于15%。结论优化的重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌的发酵工艺稳定性良好,已达到中试生产规模的要求。     

天然N-末端人白细胞介素-29成熟肽在毕赤酵母中表达条件的优化

目的优化天然N-末端人白细胞介素-29(Human interleukin-29,hIL-29)成熟肽在毕赤酵母中的表达条件,高效表达天然N-末端hIL-29成熟肽。方法采用单因素试验和L(934)正交试验,分析摇瓶发酵条件下甲醇添加量、起始pH值、诱导时间及诱导温度对毕赤酵母工程菌GS115/hIL-29发酵液A450值的影响;用5 L发酵罐初步探索工程菌株的高密度发酵策略。结果影响重组毕赤酵母摇瓶发酵液A450值的因素重要性依次为:诱导温度>起始pH值>甲醇添加量>诱导时间,最佳发酵条件为:起始pH值7.5、甲醇添加量1.5%、26℃诱导60 h,在此条件下,发酵液的A450值达1.72;高密度发酵策略为:pH 7.5,甲醇与溶氧反相偶联,26℃诱导12 h,在此条件下,目的蛋白的表达量明显高于摇瓶水平;高密度发酵12、24 h表达的蛋白与羊抗人IL-29多抗的反应强度明显高于摇瓶发酵表达的蛋白。结论优化了工程菌株GS115/hIL-29摇瓶发酵和发酵罐高密度发酵条件,实现了重组天然N-末端hIL-29成熟肽在毕赤酵母GS115中的高效表达,为其进一步的中试放大工艺奠定了基础。     

表达乙型肝炎表面抗原重组酿酒酵母工程菌发酵培养基配方的优化

目的优化重组酿酒酵母工程菌发酵培养基的配方,提高其表达HBsAg的水平。方法采用正交试验法对培养基配方进行优化,并对最佳培养基配方进行验证。结果最佳培养基配方为:在每50ml基础培养基中添加50%的甘油0.9ml和50%的蔗糖0.4ml,维持pH值为5.0。与基础培养基相比,以此培养基培养的工程菌表达HBsAg的水平平均可提高26%。结论在发酵过程中适当补充甘油和蔗糖,可以提高重组酿酒酵母工程菌表达HBsAg的水平。     

含抗菌肽CC31毕赤酵母工程菌培养基及其培养条件的优化

目的筛选毕赤酵母工程菌培养基的主要组分,优化工程菌培养条件。方法采用毕赤酵母工程菌CC31发酵培养抗菌肽CC31,选取基础盐培养基(basic salt medium,BSM)为初始培养基,利用单因素试验、正交试验设计对培养基的碳源、氮源、酵母营养物进行筛选;选取最适培养基对菌种接种量、培养基初始pH值、培养温度进行培养条件优化。结果经鉴定,抗菌肽CC31相对分子质量为13 620;初始BSM培养基添加组分中碳源为3%甘油和3%葡萄糖,酵母营养物为1%酵母浸出物,氮源为1. 5%硫酸铵;在10%接种量、培养基初始pH值为6,培养温度为30℃的培养条件下,获得的抗菌肽CC31蛋白浓度可达82 mg/L。结论优化了毕赤酵母工程菌培养基组分及培养条件,获得高表达量的重组蛋白,为工业化高密度发酵提供了实验依据。     

重组人uPA_(17)-KPI大规模发酵及纯化工艺的建立

目的建立重组人uPA17-KPI(rhuPA17-KPI)毕赤酵母工程菌在80L发酵罐中的大规模发酵及纯化工艺。方法对工程菌表达rhuPA17-KPI的pH值进行优化。在摇瓶中制备rhuPA17-KPI工程菌种子2L,接种至80L发酵罐中,采用优化的pH值,补料分批培养方式对工程菌进行高密度发酵,控制和优化各种发酵条件,经甲醇诱导48h后结束发酵。将发酵液离心,经SP Sepharose XL阳离子交换层析和SourceTM 30 RPC反相疏水柱层析纯化。结果建立的发酵工艺为:控制发酵温度为28℃,pH值为5.5,溶氧值为25%～30%之间,在酵母细胞湿重达到190g/L时开始甲醇诱导表达,诱导30h,rhuPA17-KPI的分泌达高峰,为300mg/L发酵液。发酵上清经阳离子交换层析和反相疏水层析纯化后,获得纯度为95%以上的rhuPA17-KPI,产量为180mg/L,回收率为60%。结论已建立了rhuPA17-KPI毕赤酵母工程菌在80L发酵罐中的大规模发酵及纯化工艺,为其产业化及临床应用奠定了基础。     

响应面法优化产低温脂肪酶工程菌Cl02的发酵条件

目的采用响应面法优化产低温脂肪酶工程菌Cl02的发酵条件。方法通过单因素试验考察培养基中酵母氮源含量、pH值、甘油含量和甲醇含量对酶活的影响,确定产酶的主要影响条件,在此基础上,根据Box-Benheken中心组合试验设计原理,采用三因素三水平的响应面分析法,综合考察各因子对低温脂肪酶酶活的影响,建立低温脂肪酶酶活的二次回归模型。结果培养基中酵母氮源含量、pH值和甲醇含量对酶活的影响显著。最适产低温脂肪酶条件为:酵母氮源含量7.3 g/L、pH 6.0、甲醇含量9.1 g/L,在此条件下,低温脂肪酶酶活可达42.25 IU/ml,比优化前(28.0 IU/ml)提高了50.9%。结论利用响应面法优化的发酵条件可显著提高工程菌的产酶能力,为规模化生产低温脂肪酶奠定了基础。     

混合补料诱导高拷贝重组毕赤酵母高效表达X-HBsAg

目的对高拷贝重组毕赤酵母表达X-HBsAg的诱导策略进行优化。方法在摇瓶中分别诱导1、4、8拷贝数的重组毕赤酵母,ELISA检测X-HBsAg的表达量;在15L发酵罐中对8拷贝的重组毕赤酵母进行诱导表达,分别考察甘油浓度对菌体比生长速率的影响、过渡阶段混合补料对菌体生长及细胞相对活性的影响、诱导阶段比生长速率对目的蛋白表达的影响以及诱导阶段混合补料对目的蛋白表达的影响。结果 8拷贝的重组毕赤酵母在摇瓶中诱导表达的X-HBsAg量明显高于1和4拷贝重组子。优化的发酵诱导策略为:初始补加甘油阶段控制甘油浓度在15g/L;过渡阶段采用甲醇与甘油混合补料,控制甘油浓度在限制性浓度以下;诱导阶段采用甲醇与甘油混合诱导X-HBsAg表达,诱导初始阶段控制比生长速率在0.015/h以上,中后期在0.002/h左右;发酵92h,X-HBsAg的表达量比单纯甲醇诱导提高约67%。结论混合补料诱导较单纯甲醇诱导策略更有利于高拷贝重组毕赤酵母表达X-HBsAg。     

重组人角质化细胞生长因子-2发酵条件的优化及其活性

目的优化重组人角质化细胞生长因子-2(Recombinant human keratinocyte growth factor-2,rhKGF-2)基因工程菌的发酵条件,并对rhKGF-2进行纯化及活性检测。方法优化rhKGF-2基因工程菌接种量、装液量、培养基初始pH值、IPTG浓度、诱导时机和诱导时间等发酵条件;rhKGF-2经离子交换层析和肝素亲和层析后,采用MTT法检测其对NIH-3T3细胞增殖的影响。结果 rhKGF-2基因工程菌的最佳发酵条件为:接种量2.0%,装液量50ml/250ml三角瓶,培养基初始pH值6.5～7.0,IPTG浓度0.10mmol/L,菌体处于对数生长初期时(A600=0.8～1.0)开始诱导,诱导时间4h;纯化的rhKGF-2经HPLC检测纯度达95.0%以上;在1～100μg/ml浓度范围内,rhKGF-2对NIH-3T3细胞的增殖具有促进作用。结论优化了rhKGF-2基因工程菌的发酵条件,获得了纯度较高、具有活性的rhKGF-2蛋白,为其工业化生产奠定了基础。     

人溶菌酶基因在毕赤酵母中的表达及发酵条件的优化

目的在毕赤酵母中表达人溶菌酶(Human lysozyme,hLY)基因,并对发酵条件进行优化。方法将人工合成的hLY成熟肽基因克隆至表达载体pPIC9K中,电转化至毕赤酵母GS115,通过抗G418筛选获得高拷贝重组子GS115/hly,经甲醇低温诱导表达后,取发酵液上清进行SDS-PAGE分析及酶活性检测,并对培养基初始pH值、甲醇添加量、诱导温度和时间进行优化。结果人工合成的hly测序结果与GenBank中报道的核酸序列完全一致;GS115/hly经PCR鉴定,hly基因已整合入GS115基因组内;经甲醇诱导表达的GS115/hly发酵液上清具有溶菌活性,活性达30U/ml;经SDS-PAGE分析,在相对分子质量约15200处可见目的蛋白条带;GS115/hly的最佳诱导条件为:培养基初始pH5.0,甲醇添加量2.0%,26℃诱导108h。结论在毕赤酵母GS115中表达了具有较高酶活性的hLY,并对发酵条件进行了初步优化。     

Pichia酵母表达重组人可溶性TRAIL的纯化与生物活性

目的分离纯化Pichia酵母表达的重组人可溶性TRAIL,并检测其生物活性。方法以Pichia酵母分泌型表达TRAIL,采用硫酸铵沉淀和柱层析纯化可溶性TRAIL蛋白。以SDSPAGE、ESIMS和Westernblot法鉴定其纯度及特异性。以细胞透射电镜、DNALadder和MTT法检测其诱导肿瘤细胞凋亡活性。结果目的蛋白以可溶形式存在,蛋白相对分子质量22000,纯化后纯度95%。Westernblot证实为TRAIL蛋白。电镜、DNALadder和MTT均证实其具有诱导肿瘤细胞凋亡活性。结论Pichia酵母表达rhsTRAIL可用柱层析法纯化,并具有诱导肿瘤细胞凋亡的生物活性。     

双碳源交替刺激毕赤酵母高效表达人尿激酶原

用毕赤酵母表达人尿激酶原，确定了基本的发酵条件：生长阶段pH控制在5.6，表达阶段pH控制在6，生长和表达阶段发酵温度28℃. 研究发现细胞内乙醇氧化酶(AOX)酶活性的变化与目的蛋白尿激酶原(Pro-UK)酶活性的变化存在很好的对应关系，得到一种新的高效表达目的蛋白的调控方法，即交替加入甘油和甲醇，这一双碳源交替刺激法使表达的酶活性比对照提高了70%.     

圆弧青霉碱性脂肪酶在毕赤酵母中的高效表达

目的在毕赤酵母(Pichia pastoris)中高效表达圆弧青霉碱性脂肪酶(Alkaline lipase,LipⅠ)。方法采用RT-PCR法从圆弧青霉PG37中扩增lipⅠ基因的cDNA片段,克隆入表达质粒pPIC9K中,构建重组表达质粒pPIC9K-lipⅠ,转化入毕赤酵母GS115,筛选高拷贝重组子GS115/lipⅠ,甲醇诱导表达,并对诱导表达条件进行初步优化。结果 GS115/lipⅠ在培养基初始pH6.0,甲醇添加量1.0%的BMMY培养基中,于30℃诱导96h,发酵液上清中LipⅠ的活性为10.5U/ml。在培养基初始pH9.0,甲醇添加量1.0%的BMMY培养基中,24℃诱导120h,GS115/lipⅠ发酵液上清中LipⅠ的活性最高,达407U/ml。结论在毕赤酵母GS115中高效表达了具有活性的圆弧青霉LipⅠ。     

毕赤酵母摇瓶产木聚糖酶发酵条件的优化

对毕赤酵母摇瓶发酵产木聚糖酶的培养条件进行优化。单因素实验结果表明,该菌产木聚糖酶的最佳碳源为麸皮,最佳氮源为酵母膏;通过正交实验得到工程菌的最佳摇瓶培养条件为30℃、接1种量10％、初始pH5．5、初始甲醇含量1．0％;甲醇最佳诱导时间为18h,经优化后,木聚糖酶酶活达到1765IU·ml^-1。该酶耐热温度为70℃。     

表达IFNα2b-HSA融合蛋白的CHO细胞培养基优化及发酵放大

毕赤酵母表达的干扰素与白蛋白融合蛋白虽然避开了干扰素单体半衰期短的缺陷,但毕赤酵母对药物的糖基化修饰与人体的糖基化修饰差异性导致了药物的毒副作用。目前药物在CHO系统的表达得到了广泛应用。本研究室首次构建了能表达干扰素α2b和人血清白蛋白融合蛋白（IFNα2b-HSA）的CHO细胞株。在此基础上,本研究通过对12种国产商业化基础无血清培养基和5种流加培养基进行优化筛选,获得最适培养方案：基础培养基选择最适于生长的5号培养基（M2：M4=1：1）,流加培养基选择最有适于表达的F4培养基。在此基础上,进行5L生物反应器的发酵放大,pH为6.9～7.4,DO为40%～60%,细胞密度达到7.0×10⁶cells/mL时,温度由37℃降温至34℃,细胞活率降至80%时停止发酵,最终融合蛋白表达量达到137mg/L。初步实现了IFNα2b-HSA融合蛋白在CHO细胞中的高密度发酵。