Aktuelles aus der AG-Burse

Das Baculovirus-Expressionssystem wird häufig für die Produktion rekombinanter Proteine verwendet. Allerdings stellt die Skalierbarkeit unter Schüttel- oder Rührkulturbedingungen eine Herausforderung dar, da die Schaumbildung den Zellstoffwechsel und die Zellviabilität negativ beeinflussen, die Prozesskontrolle erschweren und letztendlich die Produktivität verringern kann. Im Vergleich zu anderen Proteinexpressionsplattformen wurde der Einfluss von Antischaummitteln auf Insektenzellkulturen bisher selten untersucht. Unsere Studie untersucht daher den Einfluss von Antifoam 204 (AF204), Polypropylenglykol (PPG) und einer silikonbasierten Formulierung (SAG471) auf das Wachstum, die Viabilität, die Baculovirus-Infektiosität und die Infektionsdynamik von Spodoptera frugiperda (Sf) 9-Zellen.

Dosis-Wirkungs-Experimente in adhärenten Kulturen zeigten, dass hohe Konzentrationen der Antischaummittel die metabolische Aktivität hemmten. In Suspensionskulturen verbesserten niedrige Konzentrationen von AF204 und PPG das Zellwachstum, indem sie die Lag-Phase und die Populationsverdopplungszeit reduzierten, während das Wachstum mit SAG471 vergleichbar mit der Kontrolle ohne Antischaum blieb. In Virus-Titer-Experimenten konnten keine Effekte auf die Plaque-Bildungsfähigkeit der Baculovirus-Partikel beobachtet werden. Die Infektionsdynamik, überwacht in Suspensionskulturen, verbesserte sich jedoch in Anwesenheit aller drei Antischaummittel, was sich durch eine Vergrößerung der Zellgröße, ein Stagnieren der lebenden Zellen und eine erhöhte Einzelzellfluoreszenz zeigte. Schaumreduktionsexperimente zeigten, dass nur SAG471 zur Schaumvermeidung innerhalb eines nicht-toxischen Konzentrationsbereichs beitrug.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Antischaummittel, abhängig von ihrer Konzentration und Zusammensetzung, das Wachstum und die Viabilität von Sf9-Zellen fördern und gleichzeitig möglicherweise die Eigenschaften der Zellmembran modulieren können, was die virale Infektionseffizienz und die Transfektionseffizienz von exogenem Material verbessern könnte. Dies unterstreicht das Potenzial von Entschäumungsmitteln zur Optimierung anderer virusbasierter Expressionssysteme in höheren eukaryotischen Zellen.

Um Herausforderungen bei der small-scale Kultivierung von Insektenzellen zu begegnen, wurde der Einfluss silanisierter Glasgefäße auf das Wachstum von Sf9-Zellen untersucht. Unbehandelte Glasoberflächen fördern häufig eine unerwünschte Zelladhäsion, was zu inkonsistentem Zellwachstum und verringerter Zellviabilität führen kann. Durch die Behandlung von 10 ml sowie 50 ml Kulturgefäßen und 250 ml Erlenmeyerkolben mit Sigmacote® wurde eine hydrophobe, chemisch inerte Oberfläche erzeugt, deren Wirkung mit unbehandelten Kontrollgefäßen verglichen wurde.

Die Silanisierung führte in kleinen Gefäßen (10 ml und 50 ml) zu einer signifikanten Verbesserung des Zellwachstums und der Viabilität. Es zeigte sich eine verkürzte Lag-Phase sowie eine erhöhte maximale Zelldichte. In größeren Gefäßen (250 ml) waren keine entsprechenden Effekte zu beobachten, was auf einen größenabhängigen Einfluss hindeutet. Zusätzlich konnte durch die Silanisierung die Variabilität zwischen Replikaten verringert und die Bildung von Zelltrümmer-Rändern an den Gefäßwänden verzögert werden, was zu einer höheren Anzahl lebensfähiger Zellen in Suspension führte.

Die behandelten Gefäße sind wiederverwendbar und bieten somit eine kosteneffiziente und umweltschonende Alternative zu Einwegkunststoffen oder komplexen Mediumzusätzen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Silanisierung eine praktikable Methode darstellt, um Konsistenz und Effizienz bei der small-scale Kultivierung von Sf9-Zellen zu verbessern - insbesondere in sensiblen Phasen wie dem Auftauen oder der Baculovirus-Transfektion.

Beim hochschulweiten Tag der Forschung am 23. Oktober präsentierten unsere Studierenden ihre Projekte. Jennifer Krause gewann mit ihrem Poster zum Thema „Optische Aufheller auf dem Prüfstand“ den 1. Platz im studentischen Posterwettbewerb. Merlin Krause erreichte mit „Battle of Quantification“ einen starken 3. Platz. Herzlichen Glückwunsch an die Gewinner:innen!