Show simple item record

dc.contributor.authorCardoso, Valdemir Moretto
dc.date.accessioned2019-11-21T17:46:47Z
dc.date.available2019-11-21T17:46:47Z
dc.date.issued2019-07-24
dc.identifier.citationCARDOSO, Valdemir Moretto. Produção de proteína recombinante a de superfície de pneumococo em escherichia coli: análise econômica e influência da plataforma de expressão. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12049.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12049
dc.description.abstractStreptococcus pneumoniae diseases represent a widespread public health. Pneumococcal surface protein A (PspA), which is recognized as one of the main virulence factors of this bacterium, has gained relevance in coverage and protection when used as part of conjugated vaccines or antigenic subunits. To a large scale offer, PspA may be produced by Gram-negative bacteria genetically modified as Escherichia coli. Nevertheless, E. coli strains, which are commonly used as expression platforms of recombinant proteins, produce lipopolysaccharides (LPS), an endotoxin that can cause adverse reactions whether it is present in vaccine compositions. This fact may demand additional steps during protein purification and contribute to increase process cost of this vaccine production. In 2013, a new E. coli BL21(DE3) strain (ClearColi®) has been commercially available. This strain synthesizes a genetically modified LPS, which is endotoxin-free. However, PspA production in such organisms has not been assessed yet and the impact of different strategies of cultivation and economical process implications are not known. Then, the present work had as objective to evaluate PspA4Pro process production using ClearColi® and conventional E. coli BL21(DE3) cells harboring the plasmid pET37b(+)/pspA4Pro as expression platforms to PspA4Pro, an untagged fragment of PspA with immunogenic potential. The best conditions of temperature, induction and complex medium composition evidenced in shaker flasks were evaluated in bioreactor during batch and fed-batch modes in order to intensify PspA4Pro production. Bioreactor cultivations using defined medium were performed for comparisons. Studies involving conventional E. coli BL21(DE3) focused mainly on evaluating an ordinary extract from soy supplement for human consumption as alternative nitrogen source in shaker and bioreactor (31 °C, autoinduction with lactose) assays. In order to assess the impact of different process conditions on component, energy and gases expenses, it was developed and applied an economic analysis from 9 bioreactors cultivations using conventional E. coli (in which were compared defined and complex media, lactose and IPTG as inducers and temperatures from 27 to 37 °C) and cultivations using ClearColi® (five) in different media, IPTG concentrations and operation modes (batch and fed-batch). Into the studied conditions, the economic results demonstrated that PspA4Pro production in simple batches may be more cost-effective than fed-batches, despite the latter have presented higher recombinant protein titers and productivities. Economic results based on conventional cell experiments showed that using IPTG as inducer in a higher scale was more viable, while lower costs were obtained in cultivations at 32 °C using defined medium, even though peptone (or alternative nitrogen sources) prices below US$ 30.00/kg turn the complex medium the best choice. Although PspA-biomass bioreactor yield using ClearColi® (173±21 mgPspA/gDCM at 32 °C with complex medium and induced by IPTG 0.70 mM) was the same order of the best values as conventional cultivations, the ClearColi® protein direct costs were the highest ones under similar production strategies. Endotoxin-free E. coli strain is scalable and promising as an expression platform of recombinant proteins.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiorreatorpor
dc.subjectIntensificação de processopor
dc.subjectPspApor
dc.subjectClearColieng
dc.subjectBatelada-alimentadapor
dc.subjectBioreactorpor
dc.subjectProcess intensificationeng
dc.subjectFed-batch cultivationseng
dc.titleProdução de proteína recombinante a de superfície de pneumococo em escherichia coli: análise econômica e influência da plataforma de expressãopor
dc.title.alternativeProduction of recombinant pneumococcal surface protein A in Escherichia coli: economic analysis and influence of expression platformeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Zangirolami, Teresa Cristina
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4546701843297248por
dc.description.resumoA proteína de superfície A do pneumococo (PspA) é reconhecida como um dos fatores de virulência da bactéria Streptococcus pneumoniae e tem se destacado pelo seu desempenho em cobertura e proteção quando presente em vacinas conjugadas ou de subunidades antigênicas. Para a obtenção em larga escala, PspA pode ser produzida por células da bactéria Gram-negativa Escherichia coli geneticamente modificadas, que comumente produzem lipopolissacarídios (LPS), que podem causar inflamações e outras reações adversas caso a presença dessas endotoxinas em formulações vacinais não seja reduzida. Em 2013, tornou-se disponível no mercado uma linhagem de E. coli BL21(DE3) conhecida como ClearColi®, a qual sintetiza LPS geneticamente modificado, isento de atividade endotóxica. Contudo, o impacto do uso de uma linhagem de E. coli detoxificada no processo de produção de PspA em biorreator, conduzido sob diferentes estratégias de cultivo, ainda não havia sido estudado, sobretudo em termos econômicos. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o processo de produção de PspA4Pro, um fragmento da PspA com potencial imunogênico, usando como plataformas de expressão células de E. coli BL21(DE3) dos tipos convencional e ClearColi® transformadas com o plasmídeo pET37b(+)/pspA4Pro. As melhores condições de temperatura, indução e composição de meio complexo observadas em shaker foram avaliadas em biorreator, nos modos de operação batelada e batelada-alimentada, para buscar a intensificação da produção de PspA4Pro. Cultivos em biorreator utilizando meio definido também foram realizados para comparação. Já os estudos com E. coli BL21(DE3) convencional focaram principalmente na avaliação de um extrato elaborado a partir de suplemento de proteína de soja para consumo humano como fonte de nitrogênio alternativa e foram realizados em shaker e biorreator (31 °C, autoindução com lactose). A partir dos dados obtidos de cultivos em biorreator com E. coli uma metodologia para a análise econômica do processo foi desenvolvida e aplicada, para avaliar o impacto de diferentes condições de processo nos gastos com componentes, energia elétrica e gases. Nas condições estudadas, os resultados da análise econômica dos cultivos com ClearColi® demonstraram que a produção de PspA4Pro em batelada simples foi mais econômica que em batelada-alimentada, apesar destes cultivos terem produtividades e concentrações mais altas de proteína recombinante. Com células convencionais a análise mostrou que o uso de IPTG como indutor em maior escala foi economicamente o mais viável, enquanto que os cultivos conduzidos à temperatura de 32 °C e em meio definido levaram a menores custos; porém, verificou-se que o emprego de meio complexo para a produção de PspA torna-se economicamente mais favorável se o preço da peptona (ou de fontes de nitrogênio alternativas) for igual ou inferior a US$ 30,00/kg. O rendimento de PspA por biomassa observado com ClearColi® (173±21 mgPspA/gMS) em cultivo em biorreator (32 °C, meio complexo e indução por IPTG 0,70 mM) é equiparável aos melhores valores com células convencionais. Contudo, sob estratégias similares de produção, os custo diretos de processo com PspA4Pro usando ClearColi® foram superiores. A utilização da linhagem de E. coli detoxificada como plataforma para a fabricação de produtos recombinantes se mostrou escalonável e promissora.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIASpor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 15/10291-8por
dc.description.sponsorshipIdCAPES: código de financiamento - 001por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3531783325262501por


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil