dossier biotecnologia
[ produção de vacinas de dna ]
produção de
vacinas de dna
Duarte Miguel F. Prazeresc, Gabriel A. Monteiro
IBB - Instituto de Biotecnologia e Bioengenharia,
Centro de Engenharia Biológica e Química,
Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa
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autor correspondente
e-mail: miguelprazeres@ist.utl.pt
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Resumo
As vacinas de DNA são uma alternativa credível
na prevenção de doenças infecciosas e outras. A
demonstração recente da eficácia de uma vacina
de DNA anti-gripal em humanos, aponta também
para a sua utilização no combate a uma pandemia
de gripe. Vários estudos descrevem como produzir
DNA plasmídico (pDNA), o componente activo das
vacinas de DNA, crescendo células bacterianas
até densidades celulares elevadas (upstream
processing) e acoplando uma sequência de
operações unitárias de purificação (downstream
processing). No entanto, a optimização e
intensificação de processos são fundamentais
para ultrapassar as restrições que tornam a
produção de quilogramas de pDNA actualmente
impraticável. Estas restrições encontram-se no
downstream processing, e prendem-se, entre
outras, com: i) a conformação peculiar do pDNA,
ii) o elevado tamanho do pDNA, que se traduz
em difusividades baixas e capacidades limitadas
dos adsorventes convencionais, iii) a viscosidade
elevada das correntes obtidas a partir de
soluções com densidades celulares elevadas, iv)
a presença de impurezas (RNA, DNA genómico)
com propriedades análogas ao pDNA. Além disso,
sendo a maioria dos custos de produção atribuíveis
ao downstream processing será necessária uma
nova geração de processos de produção, que
deverão ser caracterizados por: i) menores tempos
de produção, ii) maiores rendimentos, iii) menores
consumos, especialmente de agentes mássicos de
separação, iv) menor impacto ambiental, v) menor
tamanho de fábrica, vi) redução de custos de
produção e de capital, e vii) facilidade de aumento
de escala e de validação.
Abstract
Vaccines based on plasmid DNA (DNA vaccines)
offer a credible alternative for the prevention of
infectious diseases and others. The first successful
demonstration of the immunogenicity of an
influenza DNA vaccine in humans also supports
claims that DNA vaccines may be the best way
to respond to an influenza pandemic. Although a
number of publications describe how to produce
plasmid DNA (pDNA) by growing an Escherichia coli
host to high cell densities (upstream processing),
and how to purify it by coupling unit operations
(downstream processing), process optimization and
intensification approaches are required to overcome
the bottlenecks that make the production of kg of
pDNA currently unpractical. These bottlenecks
are found mostly in the downstream processing,
and are related to: i) the peculiar shape and
conformation of pDNA, ii) the large size of pDNA
which translates into low diffusion coefficients
and small binding capacities with conventional
sorbents, iii) the unusually high viscosity of lysates
generated from high cell density solutions, and iv)
the presence of impurities (e.g. RNA, genomic DNA)
with properties similar to pDNA. Furthermore, the
downstream processing also accounts for the
majority of manufacturing costs (50-80%). A new
generation of pDNA manufacturing processes is
thus required that should be characterized by: i)
decreased manufacturing time, ii) higher yields,
iii) lower inventory, specifically of mass separating
agents, iv) environmental benefits, v) lower plant
size, vi) capital and manufacturing cost reduction,
vii) scalability and viii) easier validation.
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