Bioprozesse Praktikum

Expressionssystem, Vektor, Überflussmetabolismus etc..

Expressionssystem, Vektor, Überflussmetabolismus etc..


Kartei Details

Karten 25
Sprache Deutsch
Kategorie Biologie
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 08.02.2019 / 12.02.2019
Weblink
https://card2brain.ch/cards/20190208_bioprozesse_praktikum
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Warum wird ein Prozess unter Substratlimitierung durchgeführt bei Prokaryoten?

--> Überflussmetabolismus

Substratüberschuss limitiert den Prozess!

Die Gycolyse liefert mit hoher Geschwindigkeit Pyruvat und Acetyl CoA, die im TCA nicht schnell genug umgewandelt werden können, da Pyruvatdehydrogenase, Pyruvatcaboxylase und Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase kaum aktiv sind. Aus diesem Grund wird unter aerobe Produktion Acetat mithilfe von Pyruvatoxidase & Phosphotransacetylase gebildet.

--> Acetat gelangt in dissoziierter Form durch die Zellmembran und führt daher zu:

  • Entkopplung des transmembranen pH-Gradienten
  • Beeinträchtigung des Energiestoffwechsel
  • Hemmung pH-abhängiger Transportsysteme
  • Übersäuerung des Zytoplasmas
  • Herabsetzung der Enzymaktivitäten
  • Umsetzung von C-Quellen in Produkt vermindert

Probleme bei O2-Limittierung

O2 Limittierung ist ok, jedoch zu wenig O führt zum "umkippen" des Bioprozesses

d.h es kommt zur anaeroben Produktion von Säuren durch E.Coli --> gemischte Säuregärung

Bildung von Ethanol, Lactat, Acetat & Succinat

Warum wird Prozess bei tier. Zellen unter Glucose Limitierung durchgeführt?

Auch hier ist der Eintritt von Pyruvat in TCA begrenzt wegen Pyruvatdehydrogenase, Pyruvatcarboxylase & Phosphoenolpyruvatcarboxykinase.

Deshalb wird Pyruvat über NADH und Laktatdehydrogenase zu Laktat und NAD umgewandelt.

Nachteil: Laktat führt jedoch auch hier zur Übersäuerung des Mediums --> Korrektur über Base --> Veränderung des Volumens, Zellaggregation und Schaumbildung

Warum wird im Prozess Glutamin Limittierung durchgeführt?

Glutamin wird über Glutaminolyse zu alpha-Ketoglutarat unter Freisetzung von 2*NH4und Alanin

NH4ist toxisch und führt zur Alkalisierung des Mediums

--> Korrektur über CO2 

  • Störung des intrazellulären pH-Gradienten
  • Störung des transzellulären Ionengradienten
  • Beeinflussung von Enzymreaktionen und Glykosylierung
  • Erhöhte Alaninsekretion

Möglichkeiten den Überflussmetabolismus zu verhindern?

  • Substratlimitierung
  • Temperaturshift 34°C statt 37°C (--> verlangsamter Stoffwechsel)
  • O2 limitieren

Unterschied zwischen pLacI & pLysS

pLacI-System (Plasmid) kodiert für den Lac-Repressor Protein, welches an Lac Operator bindet und somit verhindert dass die T7-RNA Polymerase die Transkription durchführt

pLysS-System (Plasmid) kodiert für das T7 Lysozym. Es sorgt für die Unterdrückung der Basalexpression durch Inhibierung der T7 RNA Polymerase 

Was ist QS/QA?

Qualitätssicherungbeauftragte

Aufgabe: Sicherstellung der Einhaltung der SOP's/Protokollherstellung

Was ist QM?

= Qualitätsmanagement

Ein GMP-gerechter System, dient der Gewährleistung der Produktqualität und der Erfüllung der für die Vermarktung verbindlichen Anforderungen der Gesundheitsbehörden.
Beinhaltet:

  • Qualitätssicherung
  • Gute Herstellungspraxis/ gute fachliche Praxis
  • Qualitätskontrolle
  • Periodische Produktqualitätsüberprüfungen

Inhalt einer Master SOP

  • Besagt wie man eine SOP/Protokoll schreiben soll
  • wesentlicher Bestandteil eines QM Systems

 

Bestandteile einer SOP

  1. Zielsetzung
    • Was soll durch die Anwendung der SOP erreicht/sichergestellt/analysiert werden?
    • Funktionsweise verwendeter Methoden erklären
  2. Geltungsbereich und Verantwortlichkeiten
    • Wen betrifft die SOP?
    • Räumlichkeiten und Gültigkeitszeitraum 
    • Verantwortliche Personen für Erstellung/Genehmigung und Freigabe
  3. Durchführung/Methoden
    • Materialliste so detailliert wie möglich (Hersteller, Bestellnummer, exakte Bezeichnungen)
    • Geräteliste
    • kurze Beschreibung der logischen Abfolge der experimentellen Arbeitsschritte (präzise)
  4. Pflege, Aktualisierung, Überwachung
    • Wie erfolgt routinemäßige Überprüfung der SOP auf Änderungen?
    • Angaben zur evtl.Neufassung
    • Wie erfolgt Außerkraftsetzen?
  5. Dokumentation und Archivierung
    • Vorgabe wie viele Exemplare in welcher Form wie lange archiviert werden müssen
  6. Schlüsselbegriffe/Erläuterungen
    • Abkürzungsverzeichnis
  7. Versionsverzeichnis/Historie
    • Chronologische Auflistung aller Versionen
    • Art der Änderungen/Revisionen
    • Neufassungen seit erster Erstellung

Wichtige Bestandteile eines GMP-Protokolls

  1. Formularform mit Checklisten
  2. Titelblatt
    • Institut, Datum
    • Titel der zugehörigen SOP
    • eindeutige Dokumentationsnummer, Versionsnummer
    • Erstellt, genehmigt, in kraft gesetzt von.... mit Datum und Unterschrift
  3. Auflistung der logischen Arbeitsschritte
    • knapp und eindeutig auf einen klar protokollierten Schritt bezogen
    • nicht mehrere Schritte in einem Arbeitsschritt dokumentieren
  4. Felder um einzelne Arbeitsschritte zu protokollieren/abzuhaken
  5. Bemerkungsfelder zur personifizierten, mit kürzel signierten dokumentation/ Eintragung von Abweichungen
  6. Unterschriften Durchführende (z.B TA) und protokollierende Personen (QS/QA-Supervisor) mit Datum auf jeder Seit

 

Ein Expemplar der SOP liegt dann den zugehörigen Protokollen bei

Jede nachträgliche Änderung am Protokoll muss eindeutig als solche erkennbar und einer Person zuzuordnen sein!

kein Überschreiben z.B von Buchstaben und Zahlen

Zwang zu dokumentenechter Eintragung (Merke GMP nur blauer Kugelschreiber)

Schritte zur Aufreinigung eines IgG1 Antikörpers

  1. Ernte/Zentrifugation
  2. Mikro-/Filtration
  3. Affinitätschromatographie mit Protein A (als Capture Schritt) (Aufkonzentrierung)
    Bei zunehmender Absenkung des pH-Wertes (pH=4) wird IgG von Säule eluiert --> Umpufferung in weniger sauren Bereich (pH=6)
  4. multimodale Anionenaustauschchromatographie (AIEX) mit HIC als polishing Schritt
    DNA, Aggregate, Kontamination etc. werden an Säule gebunden, während IgG das Resin durchläuft 
  5. Ultrafiltration (Aufkonzentrierung)
  6. Sterilfiltration
  7. Endprodukt

Analytik-Proteinmengenbestimmung

  • UV-Absorptionsmessung
  • BCA-Test für Ermittlung der Gesamtproteinkonzentration
  • Quantitative ELISA + Protein A HPLC zur Bestimmung der Antikörperkonzentration

Analytik-Produktcharakterisierung

  • direkter Anti-IgG-FC ELISA
  • SDS-Page
  • Western Blot
  • SEC
  • HILIC zur Ermittlung des Glycosilierungsmusters ( -muster könnnen die Halbswertszeit und Wirksamkeit therapeutischer Moleküle drastisch beeinflussen)

Warum sind sialylierte Antikörper gut?

Sialysierte Antikörper sind bessere Antikörper, da durch Terminal-Sialylation eine endozytose nicht mehr stattfinden kann.
Besser als fucosilierte Antikörper, weil fucosilierte AK ohne Galactose mit nicht spezifischen IgG für die Bindung an Fc gamma Rezeptoren von Leukozyten/NK-Zellen konkurrieren. -->geringe ADCC

Dies führt zu:

  • einer besseren Effizienz des mABS
  • eine erhöhte Halbwertszeit
  • verleiht dem AK entzündungshemmende Eigenschaften

Klonierungsstamm Mutation endA1

  • Endonuclease A1
  • mutiertes endA1 Gen
  • Erhöht Stabilität der Plasmid DNA
  • unspezifische Endonuclease Aktivität beseitigt

Klonierungsstamm Mutation in recA1

  • Rekombinase Protein
  • mutiertes recA1 Gen
  • Rekombination wird verhindert
  • Höhere Stabilität des Inserts

Klonierungsstamm Mutation in hsdR17

  • hsdR17 kodiert für DNA-Modifikationssystem
  • Mutation--> Klonierte DNA wird nicht durch Restriktionsenzyme geschnitten

Klonierungsstamm TcR Gen

  • Resistenz gegen Tetracyclin

Klonierungsstamm  Mutation laclq

  • Kodiert für LacI-Repressor
  • Quantitative Mutation--> produziert viel Repressor
  • Induktion durch IPTG möglich

Klonierungsstamm lacZDeltaM15 Mutation

  • kodiert für lacZ (beta-Galactosidase)
  • Mutation--> alpha-Fragment fehlt
  • --> Blau-Weiß-Screening möglich

Expressionsvektor ompT

  • outer membrane protease T (Protease auf äußeren Membran)
  • Mutation --> verringert Proteolyse von exprimierten rekombinaten Proteine

Expressionsstamm lon protease

  • defizient in cytoplasmatischer lon protease
  • rekombinantes Protein kann nicht im cytoplasma abgebaut werden

Expressionsstamm hsdSB (rB– mB–)

  • inaktiviertes Restriktions-/Methylierungssystem 
  • DNA kann nicht geschnitten/methyliert werden

Expressionsstamm dcm

  • nicht fähig cytosin zu methylieren