Integration of Aqueous Two-Phase Systems into Recovery Processes for Biomolecules

Abstract: Popular Abstract in Swedish Människans kropp består av celler som byggs upp av komponenter som DNA, proteiner, lipider och polysackarider. I DNA finns den genetiska informationen lagrad som gör att kroppen kan fungera. Informationen i DNA omvandlas till proteiner som deltager i cellens biokemiska processer. DNA finns i olika former, dels genomiskt DNA och dels en mindre cirkulär form som kallas plasmid DNA. Plasmid DNA från bakterier används inom gentekniken där plasmiden kan förses med önskvärda egenskaper. Plasmid DNA kan återföras i celler för att producera proteiner med speciella egenskaper. Stort intresse finns idag för användning av plasmid DNA för att kunna bota olika sjukdomar med genterapi. I dagens biotekniska industri används bakterier för att tillverka proteiner för olika användningsområden. Om man odlar en gentekniskt modifierad bakterie under lämpliga förhållanden, dvs vid rätt temperatur och med näring, så producerar bakterien önskat protein eller plasmid. Bra uppreningsmetoder behövs för att isolera det önskvärda proteinet eller plasmiden. Olika krav på renhet ställs beroende på användningsområde. Om ett protein ska ingå i ett läkemedel krävs en hög grad av renhet. Men om proteinet är ett enzym som exempelvis ska ingå i tvättmedel krävs inte en lika ren produkt. De största kostnaderna idag för framställning av ett läkemedel baserat på protein är relaterade till uppreningen av proteinet. Därför är det viktigt att utveckla och studera nya reningsmetoder, vilket är ämnet för denna avhandling. För en reningsmetod i bioteknisk industri krävs att den ska vara kostnadseffektiv, snabb och kunna användas tillsammans men andra reningstekniker. En produkt blir ofta inte upprenad i ett steg utan flera olika reningssteg krävs. En effektiv separationsmetod för proteiner och plasmider är vattenhaltiga tvåfassystem. Dessa består av polymerer i vatten som efter blandning separerar i två faser, vilka båda innehåller en hög andel vatten. Tvåfassystem är lämpliga för biologiska material eftersom dessa ofta är känsliga. Biologiska produkter, som proteiner och plasmider, kan fördelas mellan faserna beroende på produkternas egenskaper. Det är oftast önskvärt att produkten fördelas till den övre fasen medan föroreningar fördelas till den nedre fasen. Systemen kan modifieras för att styra produkten till önskad fas. Ett protein kan modifieras med genteknik för att få den önskade fördelningen. I avhandlingen visas hur ett protein kan förändras med en sekvens av aminosyror för effektiv upprening. Tvåfassystemen kan optimeras i liten skala och sedan skalas upp för industriell användning med bibehållen effektivitet. Olika tvåfassystem har utvecklats för rening av proteiner samt plasmid DNA från bakterieceller. För att kunna kombinera ihop olika separationstekniker är det viktigt att tvåfassystemet har egenskaper som gör detta möjligt. I avhandlingen visas hur plasmid DNA kan upprenas för användning i läkemedel genom att integrera olika tekniker till en effektiv process.