Scarab開(kāi)發(fā)出17款產(chǎn)品涉足無(wú)質(zhì)粒生產(chǎn)等四大應(yīng)用場(chǎng)景
人體,嚴(yán)格意義上來(lái)講其實(shí)是微生物與人體自身構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜組合體。微生物與人體自身細(xì)胞的比例高達(dá)9:1,在這數(shù)以億計(jì)的微生物中,消化道菌群占據(jù)著重要的一部分。
說(shuō)起消化道菌群,不得不聊聊其中的大腸桿菌(Escherichia coli,E.coli,大腸埃希氏菌)。它于1885年被德國(guó)奧地利籍兒科醫(yī)生Theodor Escherich發(fā)現(xiàn),并將其命名為“普通大腸細(xì)菌”(Bacterium coli commune)。
1919年,在發(fā)現(xiàn)34年之后,為了紀(jì)念Escherich,科學(xué)家們正式將埃希氏菌屬 Escherichia作為大腸桿菌的屬名,其名稱Escherichia coli和簡(jiǎn)寫(xiě)E.coli也開(kāi)始出現(xiàn)在教科書(shū)和文獻(xiàn)中。
關(guān)于大腸桿菌不同菌株的全部信息 圖源OpenWetWare網(wǎng)站
大腸桿菌,數(shù)次諾獎(jiǎng)的功臣
人體在正常情況下與大腸桿菌是一種互惠共生的關(guān)系,大腸桿菌對(duì)維持腸胃功能穩(wěn)定具有重要作用。它能夠抑制腸道中的用于分解蛋白質(zhì)的維生素的生長(zhǎng)情況,并減少蛋白質(zhì)的分解。大腸桿菌還能夠在身體中形成維生素B和維生素K,這兩項(xiàng)維生素可以幫助身體的腸胃功能維持正常,促進(jìn)腸胃道新陳代謝。
但是當(dāng)人體免疫機(jī)能下降,腸胃道菌群(如大腸桿菌)失調(diào)時(shí)。大腸桿菌則會(huì)引起胃腸道感染、尿道感染、關(guān)節(jié)炎、腦膜炎以及敗血型感染等疾病。
大腸桿菌的功能不局限與人體自身的新陳代謝,在基因工程、生物能源、微生物工業(yè)以及模式生物研究有更廣泛的應(yīng)用。至今已有多項(xiàng)諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了利用大腸桿菌進(jìn)行研究的科學(xué)家。
這些研究包括1958年因發(fā)現(xiàn)細(xì)菌遺傳物質(zhì)的基因重組和組織獲獎(jiǎng)的Joshua Lederberg;1978年因發(fā)現(xiàn) DNA 限制酶及其在分子遺傳學(xué)上的應(yīng)用獲獎(jiǎng)的Wemer Arber等人;1980年因研究出DNA(脫氧核糖核酸)重組體技術(shù)獲獎(jiǎng)的Paul Berg 等人;2015年因DNA修復(fù)的機(jī)制研究獲獎(jiǎng)的Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar等。
小小的大腸桿菌就有如此多的科研貢獻(xiàn),那么它是從何而來(lái)呢?難道直接用人體內(nèi)、動(dòng)物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的大腸桿菌來(lái)做實(shí)驗(yàn)嗎?當(dāng)然是需要專業(yè)的細(xì)胞工廠來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)更適用的商業(yè)用大腸桿菌。
Scarab,獲全球范圍內(nèi)簡(jiǎn)化基因組技術(shù)專利授權(quán)
Scarab Genomics.LLC(簡(jiǎn)稱:Scarab),成立于2002年,位于美國(guó)麥迪遜威斯康星州。
該公司是由威斯康星大學(xué)遺傳學(xué)家Fred Blattner組建的一家私營(yíng)公司。其主要業(yè)務(wù)范圍是將清潔基因組(Clean Genome)多重刪除系列(Multiple Deletion Series,MDS)大腸桿菌商業(yè)化,該業(yè)務(wù)所用技術(shù)是由Fred Blattner博士在威斯康星大學(xué)麥迪遜分校時(shí)研究產(chǎn)生。Scarab也因此在威斯康星州校友研究基金會(huì)獲得了專利授權(quán)的全球范圍內(nèi)簡(jiǎn)化基因組技術(shù)。
Scarab通過(guò)刪除超過(guò)15%的K-12基因組,對(duì)大腸桿菌進(jìn)行生物工程改造。使用合成生物學(xué)方法,進(jìn)行精確的刪除,包括消除不必要的基因、重組和可移動(dòng)的DNA以及隱性的有毒基因,優(yōu)化大腸桿菌菌株的生產(chǎn),提供遺傳穩(wěn)定性更強(qiáng)、代謝效率更優(yōu)的大腸桿菌。
與傳統(tǒng)的常用大腸桿菌相比,清潔基因組大腸桿菌菌株在實(shí)驗(yàn)室克隆,質(zhì)粒DNA產(chǎn)生和重組蛋白表達(dá)方面具有如下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):減少宿主介導(dǎo)的重組不可克隆性、缺少I(mǎi)S元素可保持克隆完整性、基因組減少編輯更簡(jiǎn)潔、生長(zhǎng)密度更高產(chǎn)量更高等優(yōu)點(diǎn)。
五個(gè)系類(lèi),17種產(chǎn)品,四個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域
Scarab利用清潔基因組大腸桿菌技術(shù)開(kāi)發(fā)出了五個(gè)系類(lèi)的產(chǎn)品,這五個(gè)系列分別為載體蛋白系列、化學(xué)感受態(tài)細(xì)胞系列、電感受態(tài)細(xì)胞系列、IS(插入序列)檢測(cè)系列以及蛋白表達(dá)系統(tǒng)系列,產(chǎn)品類(lèi)別達(dá)17種。
五個(gè)系列17種產(chǎn)品
這些產(chǎn)品大致被應(yīng)用于四個(gè)領(lǐng)域:
>>>>
無(wú)質(zhì)粒生產(chǎn)
由于解決了低抗原性問(wèn)題,質(zhì)粒DNA疫苗(pDNA)受到關(guān)注。這些疫苗因其快速的開(kāi)發(fā)周期,溫度穩(wěn)定性和通過(guò)大腸桿菌發(fā)酵的廉價(jià)生產(chǎn)而備受吸引。但是,傳統(tǒng)的大腸桿菌菌株在其基因組中包含可移動(dòng)的DNA元素,其中包括多達(dá)65個(gè)插入序列(IS)和多達(dá)11種部分缺陷的噬菌體。
噬菌體和IS元件均可在生產(chǎn)過(guò)程中被激活,從而導(dǎo)致不一致的發(fā)酵結(jié)果。IS元件還可以轉(zhuǎn)座到質(zhì)粒產(chǎn)物中,改變治療劑的序列和功能,導(dǎo)致細(xì)菌IS元素可能在給藥后進(jìn)入哺乳動(dòng)物基因組。通過(guò)在pDNA生產(chǎn)的所有步驟中使用大腸桿菌的多個(gè)缺失菌株(MDS)可消除這些問(wèn)題。將這些菌株經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì),即可去除所有噬菌體和轉(zhuǎn)座序列。
>>>>
蛋白表達(dá)
重組蛋白的用途廣泛,包括診斷或疾病治療或在工業(yè)過(guò)程中使用。重組蛋白生產(chǎn)則是生命科學(xué)中使用的最強(qiáng)大的技術(shù)之一。
重組蛋白的表達(dá)看起來(lái)直截了當(dāng):將編碼所需蛋白的DNA克隆到表達(dá)載體中啟動(dòng)子的下游。將該克隆導(dǎo)入宿主細(xì)胞,細(xì)胞合成產(chǎn)生所需的蛋白質(zhì)。但實(shí)際上,蛋白質(zhì)表達(dá)非常具有挑戰(zhàn)性,該過(guò)程易受多種因素影響。
Scarab公司的ScarabXpress產(chǎn)品則可提供任何給定目標(biāo)蛋白更高的表達(dá)水平。它可以實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的表達(dá)控制,這對(duì)于有害于宿主的周質(zhì)表達(dá)靶標(biāo)和“毒性”靶標(biāo)非常有用。在使用相同測(cè)試蛋白的并排比較中,ScarabXpress2產(chǎn)生的測(cè)試蛋白比大腸桿菌BL21(DE3)多29-36倍和3000倍的誘導(dǎo)范圍。
>>>>
克隆
現(xiàn)代生命科學(xué)依靠生物體基因組的分子操縱來(lái)研究單個(gè)目標(biāo)基因。由于DNA的結(jié)構(gòu)是同一物種,因此可以將一個(gè)基因剪切粘貼到另一個(gè)生物中,表達(dá)改進(jìn)后的基因。通常,克隆是指起源生物以外的生物復(fù)制DNA,DNA克隆涉及復(fù)制,修飾和擴(kuò)增目的DNA?寺∫殉蔀榉肿由飳W(xué)的基礎(chǔ),具有廣泛的應(yīng)用,包括單個(gè)基因的分離,改良基因的表達(dá)與制備,蛋白質(zhì)生產(chǎn)等。
Scarab公司關(guān)于這一領(lǐng)域的產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn):3000倍歸納范圍,可最大程度地優(yōu)化目標(biāo)的表達(dá)水平;基礎(chǔ)表達(dá)小,降低對(duì)宿主產(chǎn)生不良影響的靶標(biāo)基因或周質(zhì)表達(dá)靶標(biāo);產(chǎn)量高,與野生型大腸桿菌菌株的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)載體相比,可實(shí)現(xiàn)高達(dá)36倍的目標(biāo)產(chǎn)量;ScarabXpress?-2系統(tǒng)與任何清潔基因組大腸桿菌菌株兼容。
>>>>
逆轉(zhuǎn)錄病毒,慢病毒和shRNA載體的生產(chǎn)
在pDNA生產(chǎn)中遇到的一個(gè)常見(jiàn)挑戰(zhàn)是莖環(huán)DNA結(jié)構(gòu)的存在,例如病毒長(zhǎng)末端重復(fù)序列(LTR)或短發(fā)夾RNA(shRNA),它們難以復(fù)制并且不穩(wěn)定。清潔基因組大腸桿菌可顯著提高pDNA載體生產(chǎn)低及不穩(wěn)定的能力。
同樣,衍生自腺相關(guān)病毒(AAV)的載體帶有兩個(gè)反向重復(fù)序列,形成40 bp莖。在末端,另外兩個(gè)9bp的莖分支進(jìn)一步終止于環(huán)結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)莖環(huán)本身包含直接重復(fù)序列,當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)大腸桿菌宿主中生長(zhǎng)時(shí),這些重復(fù)序列特別容易缺失。
Scarab公司使用腺相關(guān)病毒pT-ITR-IL2載體,將其轉(zhuǎn)化到MDS?42和未還原的親本菌株大腸桿菌中。這種具有極端二級(jí)結(jié)構(gòu)的清潔基因組大腸桿菌可解決不穩(wěn)定的生物治療性pDNA生產(chǎn)問(wèn)題。
不斷有新發(fā)現(xiàn),大腸桿菌還可用于生產(chǎn)環(huán)保尼龍、蛋白質(zhì)
Scarab通過(guò)以上五個(gè)系類(lèi)四個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品,其產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)海外。這種情況得益于大腸桿菌產(chǎn)品的廣泛市場(chǎng)使用范圍,在分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、細(xì)菌學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、生物化學(xué)、蛋白質(zhì)學(xué)、細(xì)胞療、臨床應(yīng)用等領(lǐng)域均有大腸桿菌產(chǎn)品的應(yīng)用。
去年10月,湖北大學(xué)李?lèi)?ài)濤教授團(tuán)隊(duì)利用人工生物合成途徑,通過(guò)使用生物催化劑、空氣中的氧為氧化劑,在常溫常壓下水溶液中即可完成尼龍重要的中間產(chǎn)物己二酸的制備。該技術(shù)將用于制造綠色無(wú)污染的尼龍。同期,合成生物學(xué)公司AbSci利用其大腸桿菌表達(dá)平臺(tái) “SoluPro” 來(lái)大量生產(chǎn)蛋白質(zhì)(包括全長(zhǎng)抗體、胰島素等),該平臺(tái)可在極高的滴度下生成可溶的、正確折疊的蛋白。
未來(lái),大腸桿菌將會(huì)帶來(lái)越來(lái)越多的應(yīng)用,為生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)注入一份力量。
作者:周秋寒
發(fā)表評(píng)論
請(qǐng)輸入評(píng)論內(nèi)容...
請(qǐng)輸入評(píng)論/評(píng)論長(zhǎng)度6~500個(gè)字
圖片新聞
-
金百澤科技亮相中國(guó)國(guó)際醫(yī)療器械博覽會(huì) | 盡顯醫(yī)療領(lǐng)域硬實(shí)力
-
進(jìn)階的新冠疫苗 又一個(gè)中國(guó)造
-
“AI醫(yī)療第一股”鷹瞳科技上市首日即破發(fā)
-
圓心科技登陸港股,“賣(mài)藥的生意”還好不好做?
-
十圖解讀2021年中國(guó)康復(fù)醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)狀
-
醫(yī)藥流通數(shù)字化運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化飼養(yǎng)
-
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人體新器官:將有助于癌癥治療
-
李飛飛入選美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)院
最新活動(dòng)更多
-
11月19日立即報(bào)名>> 【線下論壇】華邦電子與恩智浦聯(lián)合技術(shù)論壇
-
11月29日立即預(yù)約>> 【上海線下】設(shè)計(jì),易如反掌—Creo 11發(fā)布巡展
-
即日-12.26火熱報(bào)名中>> OFweek2024中國(guó)智造CIO在線峰會(huì)
-
精彩回顧立即查看>> 2024(第五屆)全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)大會(huì)暨展覽會(huì)
-
精彩回顧立即查看>> 全數(shù)會(huì)2024中國(guó)人形機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展大會(huì)
-
精彩回顧立即查看>> OFweek 2024中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展峰會(huì)
-
10 BD新浪潮
- 1 南京殺出超級(jí)IPO:年入27億,華東第一
- 2 從巨額回購(gòu) 看石藥集團(tuán)的“三張”價(jià)值底牌
- 3 被華為刷屏的腦機(jī)接口芯片,有多前沿?
- 4 中國(guó)藥企出海的“PlanB”
- 5 星形膠質(zhì)細(xì)胞為阿爾茨海默病治療帶來(lái)可能
- 6 聯(lián)影醫(yī)療:貢獻(xiàn)超億元收入上演控制權(quán)迷局
- 7 慢下來(lái)的邁瑞醫(yī)療
- 8 石藥集團(tuán)的陽(yáng)謀
- 9 聯(lián)影醫(yī)療:原子公司變關(guān)聯(lián)方后或“藕斷絲連”
- 10 血管化器官芯片應(yīng)用前景廣闊
- 高級(jí)軟件工程師 廣東省/深圳市
- 自動(dòng)化高級(jí)工程師 廣東省/深圳市
- 光器件研發(fā)工程師 福建省/福州市
- 銷(xiāo)售總監(jiān)(光器件) 北京市/海淀區(qū)
- 激光器高級(jí)銷(xiāo)售經(jīng)理 上海市/虹口區(qū)
- 光器件物理工程師 北京市/海淀區(qū)
- 激光研發(fā)工程師 北京市/昌平區(qū)
- 技術(shù)專家 廣東省/江門(mén)市
- 封裝工程師 北京市/海淀區(qū)
- 結(jié)構(gòu)工程師 廣東省/深圳市