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J-GLOBAL ID：202202265463270030   整理番号：22A1027180

植物ホルモン影響のモデルベース記述と評価によるMossバイオリアクタにおける生物薬剤生産のプロセス工学【JST・京大機械翻訳】

Process Engineering of Biopharmaceutical Production in Moss Bioreactors via Model-Based Description and Evaluation of Phytohormone Impact

著者 (7件)： Ruiz-Molina Natalia (1Plant Biotechnology, Faculty of Biology, University of Freiburg, Freiburg, Germany) ,  Parsons Juliana (1Plant Biotechnology, Faculty of Biology, University of Freiburg, Freiburg, Germany) ,  Schroeder Sina (1Plant Biotechnology, Faculty of Biology, University of Freiburg, Freiburg, Germany) ,  Posten Clemens (2Institute of Process Engineering in Life Sciences III Bioprocess Engineering, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe, Germany) ,  Reski Ralf (1Plant Biotechnology, Faculty of Biology, University of Freiburg, Freiburg, Germany) ,  Reski Ralf (3Signalling Research Centres BIOSS and CIBSS, University of Freiburg, Freiburg, Germany) ,  Decker Eva L. (1Plant Biotechnology, Faculty of Biology, University of Freiburg, Freiburg, Germany)
資料名： Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (Web)  (Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (Web))
巻： 10  ページ： 837965  発行年： 2022年 
JST資料番号： U7059A  ISSN： 2296-4185  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： コケPhyscomitrellaは組換えバイオ医薬品のための興味深い生産宿主である。ここでは,ヒト先天性免疫の一部として補体系に関連した疾患の治療のために提案された合成補体調節因子MFHR1を作製した。5L撹拌タンク光バイオリアクタにおける製造プロセスに対する異なる運転モードの影響を研究した。最大比生産性(mgMFHR1/gFW)は35%だけ増加したが,組換蛋白質の全量は半連続操作と比較して流加バッチまたはバッチを用いて2倍になった。2%CO_2濃縮による独立栄養条件下でのバッチおよび半連続運転における実験データと正確に適合する非構造化動力学モデルを提案した。モデルは組換蛋白質生産,硝酸塩取込及びバイオマス増殖を予測することができ,これはプロセス制御及び最適化に有用である。MFHR1産生をさらに増加させる戦略を検討した。混合栄養および従属栄養条件は,独立栄養条件と比較してMFHR1特異的生産性を低下させたが,培地への植物ホルモンオーキシン(NAA,10μM)の添加は,振盪フラスコで470%,バッチおよび流加バイオリアクタで230%および260%まで増加した。この知見を支持すると,オーキシン合成阻害剤L-キヌレニン(100μM)は,7日目と18日目にそれぞれ110%と580%のMFHR1産生を有意に低下させた。発現分析は,Physcomitrellaアクチン5(PpAct5)プロモーターにより駆動されるMFHR1導入遺伝子がNAA添加の16時間後にアップレギュレートされ,全過程にわたって増強され,一方,オーキシン応答遺伝子PpIAA1Aが最初の2時間以内にアップレギュレートされ,PpAct5プロモーター駆動発現に対するオーキシンの影響が間接的であることを示した。さらに,NAA補給の日は重要で,以前に報告された生産性と比較して,MFHR1特異的生産性(0.82mgMFHR1/g新鮮重量,150mgが7日間以上)の8倍増加をもたらした。著者らの知見は,バイオ医薬品生産と収率を増加させるための他の植物ベースの発現系に適用できると思われる。Copyright 2022 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 最適化 ,  生産性 ,  オーキシン ,  独立栄養 ,  従属栄養 ,  *植物ホルモン ,  培地 ,  ヒト ,  プロモーター領域 ,  バイオマス ,  *バイオリアクタ ,  連続操作 ,  生産工程 ,  組換タンパク質
準シソーラス用語： Physcomitrella , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (8件)： コケバイオリアクタ ,  Physcomitrella(Physcomitrium patens) ,  植物ベースの生物薬剤 ,  モデリング ,  補体因子H ,  MFHR1 ,  成長速度論 ,  組換蛋白質

分類 (3件)： 遺伝子発現  (EC02040Q) ,  遺伝子操作  (EC02050B) ,  動物組織・細胞による物質生産  (FK03060S)

引用文献 (102件)：

• BaurA., ReskiR., GorrG. (2005). Enhanced Recovery of a Secreted Recombinant Human Growth Factor Using Stabilizing Additives and by Co-expression of Human Serum Albumin in the moss Physcomitrella Patens. Plant Biotechnol. J. 3, 331-340. doi: 10.1111/j.1467-7652.2005.00127.x
• BéchetQ., ShiltonA., GuieysseB. (2013). Modeling the Effects of Light and Temperature on Algae Growth: State of the Art and Critical Assessment for Productivity Prediction during Outdoor Cultivation. Biotechnol. Adv. 31, 1648-1663. doi: 10.1016/j.biotechadv.2013.08.014
• BennettT. A., LiuM. M., AoyamaT., BierfreundN. M., BraunM., CoudertY., et al (2014). Plasma Membrane-Targeted PIN Proteins Drive Shoot Development in a moss. Curr. Biol. 24, 2776-2785. doi: 10.1016/J.CUB.2014.09.054
• BohlenderL. L., ParsonsJ., HoernsteinS. N. W., RempferC., Ruiz-MolinaN., LorenzT., et al (2020). Stable Protein Sialylation in Physcomitrella. Front. Plant Sci. 11, 2078. doi: 10.3389/fpls.2020.610032
• BuyelJ. F., FischerR. (2012). Predictive Models for Transient Protein Expression in Tobacco (Nicotiana tabacum L.) Can Optimize Process Time, Yield, and Downstream Costs. Biotechnol. Bioeng. 109, 2575-2588. doi: 10.1002/BIT.24523

タイトルに関連する用語 (8件)： 植物ホルモン ,  モデルベース ,  記述 ,  評価 ,  バイオリアクタ ,  生物 ,  薬剤 ,  プロセス工学