Modelación y simulación de un cultivo perfusivo limitado por glucosa para la producción de PV AX1-NH36 como vacuna

Abstract

A pesar del éxito de las vacunas contra organismos patógenos que necesitan de inmunidad mediada por células, las vacunas contra agentes como los de la tuberculosis, malaria, leishmaniasis y la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana, no son eficaces. Actualmente una nueva generación de vacunas que utilizan ácido desoxirribonucleico (ADN) con genes terapéuticos, están siendo desarrolladas exitosamente, ya que estas vacunas pueden generar tanto respuestas inmunes humorales como celulares. En este trabajo se investigó la fermentación por perfusión con alimentación exponencial (PAE) de E.coli DH5a para la producción de pVAX1-NH36 para la aplicación en vacunas contra la leishmaniasis utilizando glucosa, como una fuente de carbono alternativa al glicerol. Se utilizaron modelos matemáticos para describir el crecimiento celular, la producción de plásmido y consumo de sustrato. La solución del modelo fue comparada con los resultados experimentales y usada para describir el comportamiento del sistema. Para la determinación de parámetros cinéticos se realizó un estudio en modo lote con tres repeticiones. El ajuste del modelo a los datos experimentales arrojó un coeficiente de determinación r2=0.99 en concentración de masa, consumo de sustrato, rendimiento especifico y volumétrico de plásmido. Estos parámetros fueron empleados para reproducir un cultivo PAE utilizando glucosa, lográndose una concentración celular de 86.0 OD600 al termino de 12 horas y una producción de plásmido de 13.3 mg/ (L-h). En relación al control del oxígeno disuelto, se tuvo un adecuado control de este mismo en todos los experimentos con glucosa. Este trabajo contribuye al diseño y flexibilidad de los sistemas PAE para la producción de vacunas de ADNp. El bioproceso PAE podría resultar técnica y económicamente adecuado debido a la reducción de la inversión de capital y costos operativos.