ロータリードラム型リアクターを用いた固定化植物細胞による二次代謝物の連続生産

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植物細胞培養において、栄養源として培地に添加されるスクロースは、植物細胞の細胞壁中に含まれる酵素によって、単糖類であるグリコースとフルクトースに加水分解される。これらのスクロース分解過程を把握するために、スクロースの加水分解過程のないグルコースあるいはフルクトースのみを初期培地に添加した懸濁培養を行った。そして、両糖を別々に添加した培養ではグルコースの方が細胞増殖および二次代謝物生産が活発に起こること、また、両糖を等量づつ添加した培養ではフルクトースよりもグルコースの方が優先的に消費されることを実験的に明らかにした。さらに、グルコースとフルクトースを添加した培養結果から得られる個々の基質取り込み速度定数を算出し、スクロースを含む培養でのスクロースの分解速度定数を推算することにより、スクロース分解過程、グルコースとフルクトースそれぞれの取り込み過程を含む3つの基質消費過程が表現可能な速度論モデルを構築し、培養現象でのシュミレーションを行い、タバコ細胞培養における増殖や二次代謝物生産に及ぼす糖種変化の影響を考察した。これらの懸濁培養で最も良好な細胞増殖の見られたグルコースを添加した培地を用いて、アルギン酸カルシウムを担体とした固定化タバコ細胞の回分培養をロータリードラム型バイオリアクター内で行い、その細胞増殖および二代謝物生産に及ぼす固定化担体の影響を考察した。さらに、ロータリードラム型バイオリアクターを連続培養用に改良し、固定化細胞の連続培養における供給ガスの通気速度、酸素濃度を初め、希釈速度などの様々な因子の影響を検討すると共に、前述の速度論モデルを用いてこのような連続プロセスでの培養現象の解析を行っている。