Teilprojekt B8: Prozessoptimierung zur Produktion von Antikörperfragmenten mit Bacillus megaterium

Hintergrund

Das Gram-positive Bodenbakterium Bacillus megaterium zeichnet sich durch eine hohe Sekretionskapazität und Plasmidstabilität aus. Im Rahmen der Arbeiten des SFB 578 wurden diversen rekombinanten Stämmen entwickelt, die Antikörperfragmente produzieren und diese direkt ins Kultivierungsmedium sekretieren. Rekombinante Antikörperfragmente sind unentbehrliche Werkzeuge für die Forschung, Diagnostik und Therapie. Das hohe Marktpotential dieser Klasse von Proteinen macht einen effizienten, wenig Zeit und Geld beanspruchenden Produktionsprozess erstrebenswert. B. megaterium eignet sich besonders aufgrund seiner hohen Sekretionskapazität als alternativer Expressionswirt. Das Fehlen einer äußeren Membran erlaubt die Aufreinigung der produzierten Antikörperfragmente direkt aus dem Mediumsüberstand
Ziele
  • Optimierung der Produktion und Sekretion von Antiköperfragmenten mit B. megaterium durch geeignete Prozessführungsstrategien und Scale-Up bis zum 100 L Maßstab
  • Medienoptimierung durch DoE und genetischer Algorithmen
  • Optimierung der Aufreinigung von Antikörperfragmenten in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern
  • Prozessmonitoring auf Einzellzellebene zur Erfassung von Kulturheterogenitäten von Zellvitalität, -viabilität und des Produktionsstatus der Zellen mit Hilfe kultivierungsbegleitender Durchflusscytometrie
  • Ganzheitliche systembiologische Analyse des Produktionsprozesses durch Integration verschiedener Omics Daten aller Projektpartner
Publikationen
0. David F, Hebeisen M, Schade G, Franco-Lara E, Di Berardino M (2012)
Viability and membrane potential analysis of Bacillus megaterium cells by impedance flow cytometry.

Biotechnol. Bioeng. 109:483-492.

0. David F, Steinwand M, Hust M, Bohle K, Ross A, Dübel S, Franco-Lara E (2011)
Antibody production in Bacillus megaterium: strategies and physiological implications of scaling from micro titer plates to industrial bioreactors.

Biotechnology J. 6:1516-1531.

0. Lueders S, David F, Steinwand M, Jordan E, Hust M, Dübel S, Franco-Lara E (2011)
Influence of the hydromechanical stress and temperature on growth and antibody fragment production with Bacillus megaterium.

Appl. Microbiol. Biotechnol. 91:81-90.

0. David F, Berger A, Hansch R, Rohde M, Franco-Lara E (2011)
Single cell analysis applied to antibody fragment production with Bacillus megaterium: development of advanced physiology and bioprocess state estimation tools.

Microb. Cell Fact. 10:23.

0. David F, Westphal R, Bunk B, Jahn D, Franco-Lara E (2010)
Optimization of antibody fragment production in Bacillus megaterium: the role of metal ions on protein secretion.

J. Biotechnol. 150:115-124.

0. Stammen S, Müller B K, Korneli C, Biedendieck R, Gamer M, Franco-Lara E, Jahn D (2010)
High yield intra- and extracellular protein production using Bacillus megaterium.

Appl. Environ. Microbiol. 76:4037-4046.