Biotechnologie
Inhoud
1. Wat is biotechnologie......................................................................................... 3
1.1. Oudste biotechnologische toepassingen......................................................3
1.2. Klassieke biotechnologie.............................................................................. 3
1.3. Moderne biotechnologische toepassingen....................................................3
1.4. Verschillende gebieden................................................................................ 5
1.5. Korte geschiedenis....................................................................................... 5
1.6. Centraal dogma biologie.............................................................................. 5
1.7. Extrachromosomaal DNA.............................................................................. 6
1.8. DNA en RNA: biologische functie..................................................................7
1.9. DNA: fragmentatie........................................................................................ 7
1.10. Eiwitten...................................................................................................... 7
2. Biofarmaceutica................................................................................................ 8
2.1. De ontdekking van eiwitten in therapie........................................................9
2.2. Onderzoek naar antilichamen....................................................................10
2.3. Ontwikkeling van humane cellijnen............................................................11
2.4. Mechanisme van eiwitsynthese ontrafeld..................................................11
2.5. Monoklonale antilichamen technologie (hybridomatechnologie) EXAMEN. 11
2.6. Genetische technologie/gentechnologie....................................................12
2.7. Eerste grootschalige productie van biologics.............................................12
2.8. Soort biologics............................................................................................ 13
2.9. Wat zijn de voordelen van recombinante DNA technologie?......................13
2.10. Nieuwe generatie biofarmaceutica...........................................................14
2.11. Farmacokinetiek van biologicals...............................................................14
2.12. Immunogeniciteit van biologicals.............................................................15
3. Productie van biofarmaceutica.........................................................................16
3.1. Prokaryote expressiesystemen...................................................................16
E. coli............................................................................................................. 16
3.2. Dierlijke celculturen als expressiesysteem.................................................17
3.3. Gistcellen als expressiesysteem.................................................................19
Saccharomyces cerevisiae (bakkersgis).........................................................19
Pichia pastoris................................................................................................ 20
3.4. Transgene (hele) dieren als expressiesysteem...........................................20
3.5. Transgene planten als expressiesysteem = plantbiotechnologie...............23
1
, Ontwikkelingen:............................................................................................. 25
3.6. Insectencellijn............................................................................................ 25
3.7. Celvrije eiwitsynthese................................................................................ 27
4. Productie van biofarmaceutica: Upstream en downstream processing............28
4.1. Upstream processing.................................................................................. 28
4.1.1. Cellen en expressiesystemen in de praktijk.........................................28
4.1.2. Media en groeicondities.......................................................................32
4.1.3. Bioreactoren......................................................................................... 32
4.1.4. Procesbewaking................................................................................... 34
4.1.5. Cultivatievormen.................................................................................. 34
4.2. Downstream processing............................................................................. 35
4.2.1. Celoogst en scheiding..........................................................................35
4.2.2. Cellyse en klaring................................................................................. 36
4.2.3. Eiwitzuivering (chromatografie)...........................................................38
4.2.4. Virale inactivatie.................................................................................. 39
4.2.5. Concentratie en formulatie..................................................................39
4.2.6. Kwaliteitscontrole en opslag................................................................39
6. Rode biotechnologie......................................................................................... 40
6.1. Vaccins....................................................................................................... 40
Werking.......................................................................................................... 40
Whole virus vaccin - traditional......................................................................41
Genetic vaccines............................................................................................ 42
Virale vector vaccin........................................................................................ 44
Subunit vaccin................................................................................................ 45
6.2. Monoclonale antibodies (mAb)...................................................................46
Productie........................................................................................................ 47
Karakterisatie................................................................................................. 51
Toepassingen.................................................................................................. 51
6.3. CRISPR-CAS................................................................................................ 53
2
, 1. Wat is biotechnologie
Gebruik en toepassen van levende organismen (of delen daarvan) om
producten te ontwikkelen of processen te verbeteren voor de mens
Technologie om cellen of bestanddelen ervan commercieel en nuttig te
manipuleren en te exploiteren met als doel een nuttige omzetting te
realiseren, en grondstoffen of organismen aan te maken
De kern van biotechnologie ligt in het begrijpen en toepassen van
cellulaire en moleculaire processen, zoals het gebruik van micro-
organismen, planten, en dieren.
1.1. Oudste biotechnologische toepassingen
Yoghurt = Melk zelf verzuurd door melkzuurbacteriën (beter verteerbaar en
langer houdbaar)
Kaas = Enzymen die melk laten stollen (melksuiker naar melkzuur) =
langer houdbaar
Brood = Gisten uit de omgeving laten brood zelf rijzen (broden luchtiger)
Wijn = Gisten op de druivenschil vergisten de suiker
1.2. Klassieke biotechnologie
1ste vaccin = koepokkenvirus (variatie van de pokken)
1ste antibiotica = penicilline (schimmel)
o Schimmel Penicillium notatum scheid een stof uit die bacteriën dood
/ groei remde op voedingsbodem
Insuline = opslagen van glucose in cellen (bloedsuikerspiegel regelen)
o Diabetes type 1 (te weinig insuline) of type 2 (insulineresistentie)
o Opl: - insuline uit alvleesklier van varkens / runderen = duur +
virussen in dieren
- insuline aangemaakt door recombinante / genetisch
gemodificeerde
bacterie- of gistcel in bioreactor = moderne
biotechnologie
1.3. Moderne biotechnologische toepassingen
Thermofiele bacteriën (bij hoge temp enzymen produceren) verwerken van
afval
Halofiele micro-organismen (zeer zoute omgevingen leven) waterzuivering
Gentechnologie (selecteren bepaalde eigenschappen bij voedsel),
biopesticiden, biobrandstoffen (algen = olieachtige lipiden in
biodiesel), bioplastic (kunststof van hernieuwbare biologische bronnen),
lab-grown meat (uit dierlijke stamcellen), gemodificeerde planten
(DNA aanpassen), genetisch gemodificeerde dieren, advanced
therapies (gen-, celtherapie en weefselmanipulatie, om ziekten te
behandelen of te genezen)
CRISPR-baby embryo + CRISPR-Cas9 toevoegen gen aanpassen =
resistentie HIV
3
, 4
Inhoud
1. Wat is biotechnologie......................................................................................... 3
1.1. Oudste biotechnologische toepassingen......................................................3
1.2. Klassieke biotechnologie.............................................................................. 3
1.3. Moderne biotechnologische toepassingen....................................................3
1.4. Verschillende gebieden................................................................................ 5
1.5. Korte geschiedenis....................................................................................... 5
1.6. Centraal dogma biologie.............................................................................. 5
1.7. Extrachromosomaal DNA.............................................................................. 6
1.8. DNA en RNA: biologische functie..................................................................7
1.9. DNA: fragmentatie........................................................................................ 7
1.10. Eiwitten...................................................................................................... 7
2. Biofarmaceutica................................................................................................ 8
2.1. De ontdekking van eiwitten in therapie........................................................9
2.2. Onderzoek naar antilichamen....................................................................10
2.3. Ontwikkeling van humane cellijnen............................................................11
2.4. Mechanisme van eiwitsynthese ontrafeld..................................................11
2.5. Monoklonale antilichamen technologie (hybridomatechnologie) EXAMEN. 11
2.6. Genetische technologie/gentechnologie....................................................12
2.7. Eerste grootschalige productie van biologics.............................................12
2.8. Soort biologics............................................................................................ 13
2.9. Wat zijn de voordelen van recombinante DNA technologie?......................13
2.10. Nieuwe generatie biofarmaceutica...........................................................14
2.11. Farmacokinetiek van biologicals...............................................................14
2.12. Immunogeniciteit van biologicals.............................................................15
3. Productie van biofarmaceutica.........................................................................16
3.1. Prokaryote expressiesystemen...................................................................16
E. coli............................................................................................................. 16
3.2. Dierlijke celculturen als expressiesysteem.................................................17
3.3. Gistcellen als expressiesysteem.................................................................19
Saccharomyces cerevisiae (bakkersgis).........................................................19
Pichia pastoris................................................................................................ 20
3.4. Transgene (hele) dieren als expressiesysteem...........................................20
3.5. Transgene planten als expressiesysteem = plantbiotechnologie...............23
1
, Ontwikkelingen:............................................................................................. 25
3.6. Insectencellijn............................................................................................ 25
3.7. Celvrije eiwitsynthese................................................................................ 27
4. Productie van biofarmaceutica: Upstream en downstream processing............28
4.1. Upstream processing.................................................................................. 28
4.1.1. Cellen en expressiesystemen in de praktijk.........................................28
4.1.2. Media en groeicondities.......................................................................32
4.1.3. Bioreactoren......................................................................................... 32
4.1.4. Procesbewaking................................................................................... 34
4.1.5. Cultivatievormen.................................................................................. 34
4.2. Downstream processing............................................................................. 35
4.2.1. Celoogst en scheiding..........................................................................35
4.2.2. Cellyse en klaring................................................................................. 36
4.2.3. Eiwitzuivering (chromatografie)...........................................................38
4.2.4. Virale inactivatie.................................................................................. 39
4.2.5. Concentratie en formulatie..................................................................39
4.2.6. Kwaliteitscontrole en opslag................................................................39
6. Rode biotechnologie......................................................................................... 40
6.1. Vaccins....................................................................................................... 40
Werking.......................................................................................................... 40
Whole virus vaccin - traditional......................................................................41
Genetic vaccines............................................................................................ 42
Virale vector vaccin........................................................................................ 44
Subunit vaccin................................................................................................ 45
6.2. Monoclonale antibodies (mAb)...................................................................46
Productie........................................................................................................ 47
Karakterisatie................................................................................................. 51
Toepassingen.................................................................................................. 51
6.3. CRISPR-CAS................................................................................................ 53
2
, 1. Wat is biotechnologie
Gebruik en toepassen van levende organismen (of delen daarvan) om
producten te ontwikkelen of processen te verbeteren voor de mens
Technologie om cellen of bestanddelen ervan commercieel en nuttig te
manipuleren en te exploiteren met als doel een nuttige omzetting te
realiseren, en grondstoffen of organismen aan te maken
De kern van biotechnologie ligt in het begrijpen en toepassen van
cellulaire en moleculaire processen, zoals het gebruik van micro-
organismen, planten, en dieren.
1.1. Oudste biotechnologische toepassingen
Yoghurt = Melk zelf verzuurd door melkzuurbacteriën (beter verteerbaar en
langer houdbaar)
Kaas = Enzymen die melk laten stollen (melksuiker naar melkzuur) =
langer houdbaar
Brood = Gisten uit de omgeving laten brood zelf rijzen (broden luchtiger)
Wijn = Gisten op de druivenschil vergisten de suiker
1.2. Klassieke biotechnologie
1ste vaccin = koepokkenvirus (variatie van de pokken)
1ste antibiotica = penicilline (schimmel)
o Schimmel Penicillium notatum scheid een stof uit die bacteriën dood
/ groei remde op voedingsbodem
Insuline = opslagen van glucose in cellen (bloedsuikerspiegel regelen)
o Diabetes type 1 (te weinig insuline) of type 2 (insulineresistentie)
o Opl: - insuline uit alvleesklier van varkens / runderen = duur +
virussen in dieren
- insuline aangemaakt door recombinante / genetisch
gemodificeerde
bacterie- of gistcel in bioreactor = moderne
biotechnologie
1.3. Moderne biotechnologische toepassingen
Thermofiele bacteriën (bij hoge temp enzymen produceren) verwerken van
afval
Halofiele micro-organismen (zeer zoute omgevingen leven) waterzuivering
Gentechnologie (selecteren bepaalde eigenschappen bij voedsel),
biopesticiden, biobrandstoffen (algen = olieachtige lipiden in
biodiesel), bioplastic (kunststof van hernieuwbare biologische bronnen),
lab-grown meat (uit dierlijke stamcellen), gemodificeerde planten
(DNA aanpassen), genetisch gemodificeerde dieren, advanced
therapies (gen-, celtherapie en weefselmanipulatie, om ziekten te
behandelen of te genezen)
CRISPR-baby embryo + CRISPR-Cas9 toevoegen gen aanpassen =
resistentie HIV
3
, 4
