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本研究以本课题组构建的携带鸡传染性支气管炎病毒S1、M、N基因真核表达质粒(pVAX1-S1、pVAX1-M、pVAX1-N、VR1020-S1、VR1020-M、VR1020-N)的大肠杆菌基因工程菌为研究对象,对其发酵工艺进行了研究。
采用单因子分析和正交设计,摇瓶发酵对各重组大肠杆菌的培养基条件进行了研究,确定优化了培养基的成份。发酵后,以优化的碱裂解法提取质粒,产量最高可达27.8mg/L,纯度达到1.88,是未优化前质粒产量的2.62倍。
研究了携带鸡传染性支气管炎病毒真核表达质粒基因工程菌在5L发酵罐中的发酵工艺。优化了上罐发酵接种量、培养温度、初始pH及溶氧等培养条件。确定了优势菌株pVAX1-M,以优化的碱裂解法提取质粒产量可达57mg/L,纯度达到1.88,是未优化前质粒产量的4.3倍。
对发酵液用热激法和碱裂解法两种不同的提取方法进行粗提,对碱裂解法进行优化,对裂解时间和裂解反应液的比例进行研究。再用聚乙二醇和硅藻土两种方法进行纯化,建立了以碱裂解法粗提,硅藻土法纯化的质粒DNA提纯工艺。该工艺可去除大部分RNA、基因组DNA和蛋白质等杂质,提取的质粒DNA纯度可达到1.88,超螺旋比例达到98.4%,符合世界卫生组织关于质粒产品的质量要求。对发酵罐发酵的菌体以本工艺提纯,质粒产量可达到57mg/L。与传统纯化方法比较,生产成本降低了20-40%。
本研究降低了基因工程菌发酵和质粒提取的生产成本,为DNA疫苗的大规模生产提供了理论和实验依据。