Production of the antibody fragment scFv genetically modified by Pichia pastoris

O fragmento de anticorpo scFv foi expresso pela levedura Pichia pastoris recombinante utilizando o promotor AOX1, em presença de metanol, como fonte de carbono e como modelo de expressão. Este anticorpo é considerado uma possível alternativa para o diagnóstico e tratamento da aterosclerose. Foi realizado um estudo inicial da produção do fragmento de anticorpo e do crescimento da levedura com dois bancos de trabalho diferentes, variando a fonte de carbono (glicose e glicerol). Os resultados obtidos demonstraram que as máximas concentrações celulares e a maior produção de anticorpo foram atingidas com o estoque de trabalho mantido com glicerol como fonte de carbono e de preservação. Posteriormente, foi realizado um estudo em shaker e biorreator a partir de um planejamento fatorial completo 23 em que se estudaram as variáveis tempo de indução (24, 28 e 32 horas), temperatura de indução (10, 20 e 30°C), e concentração de indutor (metanol 0,5, 1,0 e 1,5%) sobre a variável resposta produção do fragmento de anticorpo. A única variável que apresentou efeito estatisticamente significativo, com nível de confiança de 95%, foi a concentração de indutor para os dois sistemas de produção. As melhores produções de fragmento de anticorpo foram de 27,8 mg/L em shaker e de 41,3 mg/L em biorreactor. O terceiro estudo consistiu em avaliar a produção do fragmento de anticorpo em shaker pela levedura em distintas fontes de carbono (sacarose, glicerol, glicose e sacarose/glicose 50%). Neste estudo a analise de ANOVA não apresentou diferenças estatísticas significativas. Foi realizado um estudo para melhorar a quantificação do fragmento de anticorpo visando diminuir o número de etapas para evitar perdas no processo. Após obter um novo protocolo para a quantificação, realizou-se um novo estudo para avaliar a produção com as diferentes fontes de carbono. Com a analise dos resultados observou-se que todas as fontes de carbono apresentaram efeitos estatisticamente significativos, sendo que com a sacarose se obteve a maior produção com 93,7 mg/L do fragmento de anticorpo. Estes resultados foram comparados e analisados com observações realizadas ao microscópio da levedura, que demonstraram que a melhor produção de anticorpo foi obtida no momento que a levedura apresentava diâmetros menores que 0,895 µm. Seguidamente foi realizado um estudo para determinar fontes alternativas de carbono e nitrogênio (farelo de arroz e farelo de trigo) para produzir o fragmento de anticorpo, em substituição de subtratos como peptona de caseína e casaminoacidos, a maior produção obtida neste caso foi de 27,9 mg/L quando foi trocado o casaminoacidos pelo farelo de trigo. Finalmente foi avaliado o efeito do kLa no crescimento da levedura e a produção do fragmento de anticorpo scFv, os resultados demonstraram que a melhor condição para o crescimento da levedura foi com kLa 96,12 h-1, por outro lado a melhor condição para a produção do fragmento de anticorpo foi de 12,24 h-1 com relação a produção final de 8,12 mg/L de anticorpo/ g/L de célula.The scFv antibody fragment was expressed in the recombinant yeast Pichia pastoris by using AOX1 promoter, in the presence of methanol, as carbon source and as a model for expression. This antibody is considered as a possible alternative for the diagnosis and treatment of atherosclerosis. An initial study was conducted in the production of the antibody fragment and the growth of yeast with two different work benches, varying the carbon source (glucose and glycerol). The results showed that the maximum cell concentrations, and the best production of antibody, were achieved with maintained working stock with glycerol as carbon source and preservation. Subsequently, a study was conducted in shaker and bioreactor, from a 23 complete factorial design, in which the variables studied were time induction (24, 28 and 32 hours), temperature induction (10, 20 and 30°C), and concentration of the inducer (methanol 0.5, 1.0 and 1.5%) on the response variable production of the antibody fragment. The only variable that had a statistically significant effect, with a confidence level of 95%, was the inducer concentration for the two production systems. The best yields of the antibody fragment were of 27.8 mg/L for the shaker and 41.3 mg/L for the bioreactor. The third study was to assess the production of antibody fragment into the shaker with the yeast at different carbon sources (sucrose, glycerol, glucose and sucrose/glucose 50%). In this study, the ANOVA analysis did not show statistically significant differences. We conducted planning to improve the quantification of antibody fragment in order to decrease the number of steps to avoid losses in the process. After getting a new protocol for the quantification, we carried out a new study to evaluate the production with different carbon sources. The analysis of the results showed that all carbon sources showed statistically significant effects, among which sucrose obtained the highest yield 93.7 mg/L of antibody fragment. These results were compared and analyzed through a microscope, in which with the observations of the yeast showed that the best antibody production was obtained when the yeast had sizes smaller than 0.895 microns. Next, a study was conducted to determine alternative sources of carbon and nitrogen (rice bran and wheat bran) to produce the antibody fragment in place of casein peptone and casaminoacids as substrates. The highest yield obtained in this case was 27.9 mg/L, when casamino was replaced by the wheat bran. Finally, we evaluated the effect of kLa in yeast growth and production of the antibody fragment scFv, the results showed that the best condition for the growth of the yeast was 96.12 h-1, on the other hand, the best condition for the production antibody fragment was 12.24 h-1 with a final relation yield of 8.12 mg/L antibody/g/L cell