Use of in-situ fluorescence measuring techniques to increase protein yield in high cell density fermentations of E.coli

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Herbert Märkl
• Subject Area: Biological Process Engineering
• Term: from 2001 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5277594

Die Produktausbeute biotechnologischer Verfahren ist abhängig von der Mikroorganismendichte und der spezifischen Produktbildung je Zelle. Erstere kann duch Dialysefermentationen deutlich gesteigert werden. Dabei werden hemmende Metaboliten aus dem Fermenter entfernt und die Wachstumsphase verlängert. Letztere ist vom biologischen Potential der Zelle abhängig. Beides ist direkt an die Fermentationsbedingungen gekoppelt. Um hohe Produktkonzentrationen zu erzielen, müssen diese hinsichtlich Zellwachstum und Proteinexpression optimal geregelt werden. Mit Hilfe der nicht-invasiven 2-D-Fluoreszenzspektroskopie kann der Bioprozess über intra- und extrazelluläre Daten ständig on-line erfasst und entsprechend reguliert werden. Die Entwicklung eines Systems, das mit Hilfe der Online-Fluoreszenzmessung in einem Dialyseverfahren die Bedingungen sowohl entsprechend der Wachstums- als auch der Produktbildungsphase optimal regelt, soll zu deutlich gesteigerten Produktausbeuten führen. Die Kooperation der Arbeitsgruppe Märkl, die auf die hochzelldichte Dialysefermentation spezialisiert ist, der Arbeitsgruppe Kasche, die sich intensiv mit Proteinexpression beschäftigt, und den Arbeitsgruppen Scheper und Hitzmann, die ein 2D-Fluoreszenzspektrometer und chemometrische Modelle zur Auswertung entwickelt haben, soll modellhaft zu einer synergistischen Optimierung der Bioprozessregelung für einen rekombinanten E.coli-Stamm führen.

• DFG Programme: Research Grants