「新品速递」Tobitec Ecoli CD培养基——国内首款专为mRNA药物设计

转自：东富龙

引言

随着生物技术的飞速发展，mRNA药物作为一种革新性的治疗手段，近年来在疫苗研发、癌症治疗和罕见病治疗等领域展现出了巨大的潜力。然而，mRNA药物的生产过程涉及复杂的生物反应体系，其中质粒DNA（pDNA）是mRNA生产的重要起点。质粒的高效、安全制备直接关系到mRNA药物的质量和生产效率。为此，采用化学成分明确、低杂质、可控培养条件的微生物培养基成为优化质粒扩增和确保mRNA药物生产稳定性的关键方案。

质粒生产的挑战

图1. mRNA结构

mRNA药物制备面临的挑战之一是质粒生产的关键性。质粒DNA是mRNA生产的起点，通过体外转录产生mRNA分子，其纯度、产量和稳定性直接影响最终产品的质量。然而，质粒生产面临多重挑战：

质粒产量与拷贝数控制

质粒的高拷贝数对于提高mRNA的产量至关重要，但宿主微生物在扩增质粒时往往会受到营养供应、代谢压力等因素的影响，导致质粒拷贝数波动和产量不足。

质粒纯度和低内毒素要求

mRNA药物用于人体治疗，对质粒的纯度要求极高。质粒中的杂质，如内毒素、宿主蛋白质等，会对下游mRNA提取和纯化造成干扰，甚至影响药物的安全性。

工艺的可重复性与标准化

mRNA药物的生产需要高度标准化和一致性的工艺，任何生产环节的波动都会影响最终产品的质量和疗效。这就要求质粒扩增的每个步骤都具有高可控性和稳定性。

复杂的营养需求和环境控制

用于质粒扩增的宿主微生物（如大肠杆菌）需要稳定且适合的营养环境，以维持高效生长和质粒的持续复制。传统的复杂培养基（如LB培养基）尽管应用广泛，但其成分来源不明、批次差异大，难以实现对营养环境的精确控制。这会导致质粒生产过程中存在不一致性和不稳定性，从而影响mRNA药物的产量和质量。

使用CD培养基进行质粒扩增的重要意义

化学成分明确，批次一致性强

CD培养基的所有成分都是化学定义明确的，避免了传统培养基中使用复杂有机提取物（如酵母提取物或胰蛋白胨）所带来的成分不确定性。成分明确的优势在于：

▶高批次一致性：每次培养都能够提供稳定、可控的营养环境，保证质粒扩增过程中的一致性，避免因培养基批次差异引发的产量和质量波动。

▶精确调控：研究人员可以根据质粒类型或宿主微生物的需求，精确调整培养基成分，以优化质粒的生产条件。

低杂质，减少内毒素含量

由于CD培养基不含复杂的有机提取物，其内毒素水平和其他杂质显著低于传统培养基。这对于mRNA药物的生产至关重要：

▶减少内毒素污染：质粒DNA中的内毒素残留会影响mRNA提取的效率和药物的安全性，特别是在基因治疗和疫苗生产中，内毒素水平需要严格控制。CD培养基的低内毒素水平有助于生产高纯度的质粒，确保下游工艺的顺利进行。

▶简化质粒纯化：低杂质含量使得质粒的提取和纯化步骤更加高效，减少了非特异性杂质对纯化过程的干扰，提升了质粒提取的纯度和效率。

提高质粒产量和稳定性

CD培养基通过精确控制碳源、氮源和微量元素等关键成分，优化了宿主微生物的代谢环境，进而提高质粒的产量和稳定性：

▶优化的营养供给：通过精确的营养配比，避免宿主细胞代谢负担过重，维持细胞的高效生长和质粒扩增，从而提升质粒拷贝数和产量。

▶质粒稳定性：CD培养基中的成分精心设计，以减少质粒丢失的风险，确保质粒在长时间发酵过程中保持稳定复制。这对于大规模生产尤为重要。

有助于工艺优化和规模化生产

CD培养基的化学成分明确且可控，为质粒扩增和mRNA药物生产的工艺优化提供了理想的条件：

▶便于工艺放大：在工业规模的质粒扩增过程中，CD培养基的稳定性和高可重复性使得工艺放大更加顺利，确保不同生产批次之间的质量一致性。

▶支持高效发酵：CD培养基经过专门设计，能够支持微生物在发酵过程中保持较高的代谢效率和质粒产量，有助于提升大规模发酵过程中的生产效率。

东富龙 Tobitec® Ecoli CD培养基

Ecoli CDM01微生物化学成分限定培养基是东富龙生物试剂最新研发的一款化学成分限定培养基（Chemically Defined Medium,CDM）。含有氨基酸、维生素、葡萄糖、无机盐和微量元素，不含任何动物源成分、生长因子、蛋白、水解物和酚红。专为支持大肠杆菌高密度培养，质粒高质量生产而设计的一种微生物发酵培养基，可以满足大肠杆菌的高密度扩增和质粒高质量生产时的营养需求。适合DH5α、BL21(DE3)、Stbl3、DH10B等不同菌株的培养。用于质粒扩增过程中的关键环节，提供了高效、精确且可重复的培养环境，帮助提升质粒的产量和质量，为mRNA药物的制备提供强有力的支持。

图2. Tobitec® Ecoli CD培养基产品优势

应用案例

材料和方法：

CCM：Ecoli CDM01 VS Commercial

E.coli strains：Stbl3

Process：Batch

对Stbl3菌株进行评估，使用Ecoli CDM01培养基培养的大肠杆菌OD600值可以达到与进口商业化CD培养基一致的生长水平。

图4. 24h质粒产量电泳结果

图5. 24h质粒产量（Stbl3）

对Stbl3菌株进行评估，对比进口商业化CD培养基，和商业化的TB培养基，使用Ecoli CDM01发酵培养基的24h质粒产量具有显著优势，质粒产量可达52.58μg/mL。

总结

Tobitec® Ecoli CD培养基专为质粒扩增和mRNA药物生产设计，以其成分明确、杂质低、质粒产量高以及工艺优化的优势，克服了传统培养基的多项局限。对于mRNA药物的制备，尤其是在高标准的质粒生产需求下，Ecoli CD培养基提供了稳定、高效的解决方案，为mRNA药物的商业化生产和临床应用打下了坚实的基础。

购买流程

（转自：东富龙）