Effect of feed cycling on plasmid stabilization during continuous fermentation: The case of variable plasmid loss probability

Authors


  • IMTECH communication no. 021/93.

Abstract

The effect of feed cycling on the stability of plasmid-bearing cells during continuous fermentation has been analysed for the case where the probability of loss of the plasmid varies with time. The model consists of a system of delayed differential equations. By using a square-wave profile of the dilution rate, a two-fold increase in the concentration of plasmid-bearing cells and the recombinant product can be achieved over what is possible with a constant dilution rate. The dilution rate has a stronger effect than the frequency. These results agree qualitatively with reported experiments. The plasmid loss probability and the differential growth rate show fluctuations for a square-wave variation in the dilution rate, and even with a constant dilution rate they stabilise only after a length of time. These observations show that it is particularly important to account for variable plasmid loss probability in the initial phase of fermentation.

Abstract

On a analysé l'effet du cyclage de l'alimentation sur la stabilité des cellules porteuses de plasmide en fermentation continue pour le cas où la probabilité de perte de plasmide varie dans le temps. Le modèle se compose d'un système d'équations différentielles retardées. Avec un profil en ondes carrées de la vitesse de dilution, on peut obtenir une augmentation dans la concentration de cellules porteuses de plasmide et le produit recombinant d'un facteur deux en comparaison à ce qui est possible avec une vitesse de dilution constante. La vitesse de dilution exerce un effet plus grand que la fréquence. Ces résultats montrent un bon accord qualitatif avec les expériences décrites. La probabilité de perte de plasmide et le taux de croissance différentiel montrent des fluctuations pour une vitesse de dilution qui varie en ondes carrées, et même avec une vitesse de dilution constante ces deux facteurs se stabilisent seulement après un certain temps. Ces observations montrent qu'il est particulièrement important de tenir compte de la variabilité de la probabilité de perte de plasmide dans la phase initiale de fermentation.

Ancillary