môi trường HAT 2. Kiểm tra kháng thểở bề mặt 3. Tạo dòng các tế bào dương tính 4. Kiểm tra kháng thểở bề mặt 5. Phát triển các dòng dương tính In vivo Nhân lên hoặc In vitro Thu nhận kháng thểđơn dòng
Nuôi cấy tế bào lai có thể được được tiến hành bằng hai con đường: + In vitro: nuôi cấy trong các bình. Sản lượng tăng từ 10-60 μg/ml. + In vivo: nuôi cấy trong cơ thể chuột. Nồng độ kháng thể trong huyết thanh và trong các dịch khác của cơ thể có thể đạt tới 1-10mg/ml
Kháng thể đơn dòng được sử dụng một cách rộng rãi như là thuốc thử trong chữa bệnh và nghiên cứu. Hiện nay, kháng thể đơn dòng được dùng để chống thụ thai, triệt sinh ở gia súc, chẩn đoán có thai, lao, hủi, và còn được dùng để chẩn đoán di căn ung thư nếu có gắn thêm đồng vị phóng xạ. Gần đây nhất kháng thể đơn dòng còn được dùng để phát hiện AIDS. Sử dụng kháng thể đợn dòng đã nhanh chóng đã thay thế đần cho một số các phương pháp miễn dịch và huyết thanh thông thường để phát hiện một kháng nguyên chưa biết trên bề mặt tế bào, xác định mức hormone để đánh giá chức năng của tuyến nội tiết, xác định và định loại vi sinh vật, phát hiện một số protein có ý nghĩa trong chẩn đoán ung thư, ức chế phản ứng loại thải khi ghép cơ quan....
3.5. Sản xuất protein đơn bào
Protein đơn bào (single cell protein-SCP) là thuật ngữ nói đến sự độc canh (monoculture) tế bào vi khuẩn hoặc protein tổng số tách chiết được các tế bào nuôi cấy tinh khiết mà có thể được sử dụng làm nguồn protein bổ sung cho người và động vật. SCP là thích hợp đối với sự tiêu thụ của con người và động vật và được xem là thức ăn cải tiến. Sự sử dụng sinh khối vi khuẩn làm nguồn thức ăn là một hướng nghiên cứu quan trọng bởi vì lượng thức ăn trên thế giới không đủ để cung cấp và hàm lượng protein của phần lớn vi sinh vật là rất cao (xấp xỉ 60-80% trọng lượng khô của tế bào). Mặt khác, do hàm lượng methionine, lysine, vitamine và các chất khoáng cao nên SCP nhiều dinh dưỡng hơn một số thức ăn thực vật và động vật. Tuy nhiên, có một số hạn chế đối với việc sử dụng phổ biến SCP: hàm lượng nucleic acid trong SCP cao có thể nguy hiểm đối với sức khỏe của một số cơ thể với những rối loạn nhất định; sự có thể có của các chất độc được tiết ra từ các cơ chất sinh trưởng (ví dụ như kim loại nặng) hoặc được tạo ra do vi sinh vật (ví dụ như xạ khuẩn) đòi hỏi phải phân tích kiểm tra chất lượng tốn kém; sự tiêu hóa chậm của các tế bào vi khuẩn trong ống tiêu hóa có thể gây ra các phản ứng không tiêu hoặc dị ứng ở một số cá thể; giá SCP đắt hơn so với các nguồn protein khác như bột đậu tương.
Nhiều loại vi sinh vật khác nhau bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm, tảo, xạ khuẩn và nhiều cơ chất khác nhau đã được sử dụng để sản xuất SCP (Bảng 3.3).
Bảng 3.3. Các cơ chất và vi sinh vật được sử dụng để sản xuất SCP. Vật liệu thô Vi sinh vật Loại sinh vật
Carbon dioxide Nước sữa (lactosse) Alkane dầu mỏ Rác cellulose Methane (Methanol) Spirulina maxima Kluyvecomyces fragilis Candida lipolyrica Chaetomium cellulolyticum Methylophilus methylptrophus Cyanobacterium Nấm men Nấm men Nấm Vi khuẩn
Sự sản xuất SCP đầu tiên có ý nghĩa đã được thực hiện ở Ðức trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất. Nấm men Saccharomyces cerevisiae sinh trưởng trên nước rỉ đường (nguồn carbon) và muối ammonium (nguồn nitrogen), được sử dụng để làm đặc súp và xúc xích.
Cho đến năm 1973, dầu mỏ được xem là nguồn tài nguyên dồi dào và rẻ. Do đó, một số công ty dầu lớn đã bắt đầu các dự án sản xuất SCP sử dụng dầu mỏ hoặc các sản phẩm tinh luyện từ dầu mỏ làm môi trường sinh trưởng. Tuy nhiên, sự quan tâm đối với các dự án này đã bị giảm sút khi khi giá dầu mỏ tăng lên. Vào thập niên 1970, ngành công nghiệp hóa học Hoàng gia Anh (ICI) đã phát triển thành công quá trình lên men methanol liên tục đối với sự sản xuất SCP thương mại từ vi khuẩn Methylophilus methylptrophus (được gọi là Prutten). M. methylptrophus có thể sử dụng methanol làm cơ chất sinh trưởng, mặc dù trong thực tiễn methane bị biến đổi thành methanol và methanol được sử dụng làm cơ chất chính. Vào năm 1979, ICI đã xây dựng một nhà máy có khả năng sản xuất 50.000 tấn SCP/năm. Tuy nhiên, mặc dù ICI đầu tư rất lớn (200 triệu USD) cũng như các thành tựu kỹ thuật đáng kể từ cả công nghệ và triển vọng của sinh học, đến khoảng năm 1987 thì SCP không được sản xuất ở nhà máy này nữa vì sự sản xuất SCP từ M. methylptrophus không mang lại hiệu quả kinh tế.
Gần đây, người ta đã quan tâm phục hồi lại việc sản xuất SCP bằng cách sử dụng các vật liệu như rác, thức ăn thừa (ví dụ cellulosics và nước sữa). Một số dự án sử dụng các vi sinh vật tự nhiên, trong khi các dự án khác lại sử dụng các vi sinh vật đã được biến đổi di truyền. Tuy nhiên, bất chấp bản chất của vi sinh vật như thế nào, sự xem xét dưới góc độ kinh tế là yếu tố chính của sự thành công hay thất bại. Có lẽ một quá trình mang tính kinh tế có thể được phát triển để sản xuất SCP từ các sản phẩm của việc xử lý rác.
3.6. Sản xuất hormone sinh trưởng
Hình 3.11. Sơđồ sản xuất hormone sinh trưởng bò bằng kỹ thuật DNA tái tổ hợp. 1: Cắt plasmid bằng enzym hạn chế. 2: Gen somatotropin bò được tách chiết từ tế bào. 3: Gen somatotropin được xen vào plasmid. 4: Plasmid tái tổ hợp lại
được đưa vào tế bào vi khuẩn. 5: Vi khuẩn sản xuất somatotropin bò sinh trưởng trong bình lên men. 6: Thu nhận somatotropin từ vi khuẩn và tinh sạch. 7: Somatotropin bò được đưa vào để tăng sản lượng sữa.
Escherichia coli
Hormone sinh trưởng (GH) là một protein được tiết ra từ thùy trước tuyến yên của động vật có xương sống. Ở động vật có vú, GH cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển. Trước đây, khi cần sử dụng người ta phải tách chiết GH trực tiếp từ tuyến yên, do đó chi phí quá đắt, giá thành quá cao. Nhờ những thành tựu trong lĩnh vực công nghệ DNA tái tổ hợp, người ta đã sản xuất và đưa ra thị trường nhiều loại hormone sinh trưởng phục vụ cho chăn nuôi thú y như hormone sinh trưởng bò (bGH), hormone sinh trưởng lợn (pGH)...
Gen mã hóa hormone sinh trưởng somatotropin là gen hormone sinh trưởng đầu tiên được tạo dòng thành công. Vào năm 1944, Monsanto đã sản xuất thương mại somatotropin tái tổ hợp của bò (bovine somatotropin-BST). Các nông gia sản xuất bơ sữa đã bắt đầu bổ sung hormone sinh trưởng này vào chế độ ăn hàng ngày của bò để tăng khả năng cho sữa của chúng (Hình 3.11). Somatotropin tái tổ hợp còn đang được thử nghiệm như là một phương pháp để tăng trọng lượng cơ của gia súc và lợn cũng như điều trị các rối loạn của người do nhược năng tuyến yên gây ra.