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高效率植物外源蛋白表現體系的架構與量產系統的開發
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高效率植物外源蛋白表現體系的架構與量產系統的開發

化材系 劉裕國 助理教授

  隨著人口膨脹、自然資源缺乏、生物生存空間不足與環保意識抬頭,如何更精密地利用空間、控制生產環境及防止環境污染,且能提高所需物質產量,已逐漸受到廣泛的重視。因此,能快速生產各種不同用途之外源蛋白質的量產技術平台,對未來用以生產醫療用重組蛋白質,是相當重要且迫切需要的。「植物分子農場」為具有相當潛力的蛋白質表現系統,其生產可不限制蛋白質種類。植物及植物細胞為目前認為可行,且具競爭性的表現系統,可以大規模化生產蛋白質。因此,本研究利用水稻懸浮細胞,作為生產外源蛋白質表現系統,兼具了安全性、生物活性及低成本等特性。這種簡易、快速的外源蛋白生產技術平台的開發與應用,對未來生物技術與醫藥製程的發展,應該是相當重要且深具產業價值的。

  本實驗室嘗試藉由強啟動子表現系統的架構、高產率基轉植物細胞系統的獲得,以及最佳細胞培養技術與策略之確立,建立一高效率植物外源蛋白量產系統,並開發新型植物專用生化反應器來進行工業化生產,其研究成果將應用生產人類血清蛋白 ( Human Serum Albumin;HSA )。在本研究中,將整合各項現有生產外源蛋白質之優勢研發技術,其中包括:可於水稻細胞中大量表現,並外泌外源重組蛋白質之基因表現匣的應用(強啟動子的選擇與隱子的插入)、快速簡易的水稻懸浮細胞基因轉殖方法之研發、可簡易分析定量之新式產量指標基因的開發、水稻細胞之大量培養與發酵反應槽工程的改進。此外,並藉由 HSA 重組蛋白質在水稻懸浮細胞中的大量生產模式之研發,期能開發出一套完整而具高效能的外源重組蛋白質生產技術平台,以利將來廣泛應用於大量生產各種高價值之工業或醫藥用蛋白質。最後,再進一步開發並設計一種可連續生產外源重組蛋白質的氣舉/攪拌式生化反應器。在各種操作的條件下,此氣舉/攪拌式生化反應器 ( ASCR ) 不僅能獨立地調節,亦可同時進行攪拌及通氣作用。因此,預測此 ASCR 將可在維持低剪應力的環境下,提供高濃度的氧氣傳送。此外,此系統可保護被固定化的水稻細胞在反應器中,不受激烈攪拌所引發之剪應力的傷害,故在此激烈攪拌的情況下,亦有可能提昇前述之生產外源重組蛋白質整體系統的量產能力。 預期本研究成果,將可以成功小規模的量產 HSA 重組蛋白質,同時提升整個系統的完善性,並可成功技術轉移相關產業。

表一  於三角錐形瓶中懸浮細胞人工缺糖與自然缺糖生產HSA之綜合比較表

1L airlift bioreactor          

 3L stirred tank reactor

   

▲圖一 利用1L內循環式氣舉式反應器及3L攪拌式生化反應器進行懸浮細胞自然缺糖培養生產HSA

   
1L modified flask 800mL TBCR
圖二. 不同大小的固定載體於TBCR1L廣口錐形瓶中其細胞固定化情況之比較

參考文獻

[1]洪傳揚 (2003) 利用轉殖水稻種子表現重組蛋白質之研究,國立台灣農藝學系博士論文。

[2]Baldwin, S.L., Powell, T.D., Wonderling, R.S., Keiser, K.C., Morales, T., Hunter, S., McDermott, M., Radecki, S.V. and Milhausen, M.J.(2003)Transient and stable transfection of Chinese hamster ovary cells with the recombinant feline erythropoietin gene and expression, purification, and biological activity of feline erythropoietin protein. Am J Vet Res. 64: 1465-1471.

[3]Agrobacterium-mediated production of transgenic rice plants expressing a chimeric α-amylase promoter/β-glucuronidase gene. Plant Mol. Biol. 22: 491-506.

[4]Esperanza, T., Carmen, V., Liz, N., Markus, S., Eva, S., Jürgen, D., Paul, C., Rainer, F. and Yolande, P.(1999)Rice cell culture as an alternative production system for functional diagnostic and therapeutic antibodies. Transgenic Research 8: 441-449.

[5]Goddijn, O.J.M. and Pen, J.(1995)Plants as bioreactors. Trends Biotechnol. 13: 379-386.

[6]Gutierrez, O.A., Avila, M. F., Saucedo, A.L.J., Sanchez, T.C., Gomez, L.M.A. (2004)Expression of a single-chain human interleukin-12 gene in transgenic tobacco plants and functional studies. Biotechnol Bioeng. 85: 734-740.

[7]Hu, S.Y., Wu, J.L. and Huang, J.H.(2004)Production of tilapia insulin-like growth factor-2 in high cell density cultures of recombinant Escherichia coli. J Biotechnol. 107: 161-171.

[8]Hugh, S.M., Heribert, W., Tsafrir, M. and Charles J.A.(2002)Edible plant vaccines: applications for prophylactic and therapeutic molecular medicine. TRENDS in Molecular Medicine 8: 324-329.

[9]Melody, M.T., Karen, A.M. and Alan P.J.(2002)Bioreactor production of human α1-Antitrypsin using metabolically regulated plant cell cultures. Biotechnol. Prog. 18: 5 01-508.

[10]Lee, J.H., Kim, N.S., Kwon, T.H., Jang, Y.S., Yang, M.S.(2002)Increased production of human granulocyte-macrophage colony stimulating factor (hGM-CSF) by the addition of stabilizing polymer in plant suspension cultures. Journal of Biotechnology 96: 205-211.

[11]Lee, J.S., Choi, S.J., Kang, H.S., Oh, W.G., Cho, K.H., Kwon, T.H., Kim, D.H., Jang, Y.S. and Yang, M.S.(1997)Establishment of a transgenic tobacco cell suspension culture system for producing murine granulocyte-macrophage colony stimulating factor. Mol. Cells 7: 783-787.

[12]Kwon, T.H., Kim, Y.S., Lee, J.H. and Yang, M.S.(2003)Production and secretion of biologically active human granulocyte-macrophage colony stimulating factor in transgenic tomato suspension cultures. Biotechnology Letters 25: 1571-1574.

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