Новый высокопроизводительный метод скрининга штаммов микробов, секретирующих белки

Исследователи из Токийского технологического института разработали уникальный метод для скрининга крупномасштабных библиотек в поисках промышленно полезных бактериальных штаммов. Простой подход сочетает биосенсоры и микрофлюидику для быстрой идентификации мутантных штаммов, секретирующих большое количество полезных белков, что открывает путь к более доступным биофармацевтическим препаратам.

Традиционные методы генной инженерии для получения штаммов с высокой продуктивностью требуют много времени. Альтернативный подход — скрининг обширных библиотек — часто слишком медленный или сложный из-за необходимости множественных химических обработок.

Новый метод, разработанный под руководством доцента Тэцуи Китагути (Tokyo Tech) в сотрудничестве с Ajinomoto Co., Inc., решает эти проблемы. Он комбинирует микрофлюидику и универсальное биосенсирование для быстрого выявления лучших штаммов. Исследование опубликовано в журнале Small.

Как работает метод

1. Биосенсор Q-body: Для измерения количества целевого белка, продуцируемого каждым штаммом, используются искусственные антитела Q-body. Они начинают флуоресцировать при связывании с мишенью, что устанавливает прямую связь между интенсивностью флуоресценции и продукцией белка.
2. Микрофлюидная сортировка: С помощью микрофлюидной технологии создаются крошечные водные капли, содержащие отдельные бактерии и Q-body, в масляной эмульсии (используется взаимная несмешиваемость масла и воды). Эти капли служат микроскопическими культурами и реакторами.
3. Инкубация и анализ: После 48 часов инкубации капли, покрытые маслом, инкапсулируются в водную эмульсию и анализируются на проточном цитометре. Лазер и детектор измеряют флуоресценцию каждой капли, а сортирующий механизм отделяет капли с более высокой интенсивностью свечения.

Результаты тестирования

Метод был опробован на библиотеке штаммов бактерий, созданных для производства человеческого цитокина FGF9 и подвергнутых случайным мутациям. С его помощью удалось идентифицировать мутантный штамм, который производил в три раза больше FGF9, чем контрольный штамм.

«Весь процесс скрининга 10⁶ мутантов был завершен примерно за три дня, превзойдя производительность методов оценки культур с использованием новейших автоматизированных лабораторных приборов», — отмечает доктор Китагути.

Исследователи надеются, что их метод окажет значительное влияние на фармацевтическую промышленность благодаря простоте, точности и универсальности, сократив время на создание высокопродуктивных промышленных штаммов и способствуя удешевлению производства биофармацевтических белков.