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Metabolic engineering of HEK293 cells to improve transient transfection and cell budding of HIV‐1 virus‐like particles
Biotechnology and Bioengineering ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-01-19 , DOI: 10.1002/bit.27679 Jesús Lavado-García 1 , Andy Díaz-Maneh 1 , Núria Canal-Paulí 1 , Pol Pérez-Rubio 1 , Francesc Gòdia 1 , Laura Cervera 1
Biotechnology and Bioengineering ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-01-19 , DOI: 10.1002/bit.27679 Jesús Lavado-García 1 , Andy Díaz-Maneh 1 , Núria Canal-Paulí 1 , Pol Pérez-Rubio 1 , Francesc Gòdia 1 , Laura Cervera 1
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HIV‐1 Gag virus‐like particles (VLPs) are promising candidates for the development of future vaccines. Recent viral outbreaks have manifested the need of robust vaccine production platforms able to adapt to new challenges while achieving mass production capacity. For the rapid production of VLPs, the method of transient gene expression (TGE) have proved highly efficient. Based on a previous characterization of the HEK293 cell line upon transient transfection using multiplexed quantitative proteomics, molecular production bottlenecks and metabolic pathways likely to be optimized were identified. In this study, these molecular components and metabolic pathways have been explored and modulated via transient metabolic engineering using approaches like design of experiments to fully exploit and optimize VLP production, transfection and budding efficiency. Upon overexpression of endosomal sorting complex required for transport accessory proteins like NEDD4L and CIT, VLP production increased 3.3 and 2.9‐fold, respectively. Overexpression of glycosphingolipid precursor enzyme UGCG improved transfection efficiency by 17% and knocking‐down the Gag‐binding protein CNP improved 2.5‐fold VLP specific productivity. Combining CNP inhibition and UGCG overexpression further improved budding efficiency by 37.3%. Modulating VLP production and accessory pathways like intracellular budding, demonstrated the potential of metabolic engineering to optimize and intensify the development of robust production platforms for future vaccines.
中文翻译：
HEK293 细胞的代谢工程以改善 HIV-1 病毒样颗粒的瞬时转染和细胞出芽
HIV-1 Gag 病毒样颗粒 (VLP) 是开发未来疫苗的有希望的候选者。最近的病毒爆发表明需要强大的疫苗生产平台来适应新的挑战，同时实现大规模生产能力。对于 VLP 的快速生产，瞬时基因表达 (TGE) 方法已被证明是高效的。基于先前使用多重定量蛋白质组学瞬时转染 HEK293 细胞系的表征，确定了可能优化的分子生产瓶颈和代谢途径。在这项研究中，这些分子成分和代谢途径已通过瞬时代谢工程进行探索和调节，使用实验设计等方法充分利用和优化 VLP 生产，转染和出芽效率。在转运辅助蛋白（如 NEDD4L 和 CIT）所需的内体分选复合物过表达后，VLP 的产量分别增加了 3.3 倍和 2.9 倍。鞘糖脂前体酶 UGCG 的过表达将转染效率提高了 17%，敲除 Gag 结合蛋白 CNP 提高了 2.5 倍的 VLP 比生产率。结合 CNP 抑制和 UGCG 过表达进一步提高了 37.3% 的出芽效率。调节 VLP 的产生和细胞内出芽等辅助途径，证明了代谢工程在优化和加强未来疫苗强大生产平台的开发方面的潜力。分别为 3 倍和 2.9 倍。鞘糖脂前体酶 UGCG 的过表达将转染效率提高了 17%，敲除 Gag 结合蛋白 CNP 提高了 2.5 倍的 VLP 比生产率。结合 CNP 抑制和 UGCG 过表达进一步提高了 37.3% 的出芽效率。调节 VLP 的产生和细胞内出芽等辅助途径，证明了代谢工程在优化和加强未来疫苗强大生产平台的开发方面的潜力。分别为 3 倍和 2.9 倍。鞘糖脂前体酶 UGCG 的过表达将转染效率提高了 17%，敲除 Gag 结合蛋白 CNP 提高了 2.5 倍的 VLP 比生产率。结合 CNP 抑制和 UGCG 过表达进一步提高了 37.3% 的出芽效率。调节 VLP 的产生和细胞内出芽等辅助途径，证明了代谢工程在优化和加强未来疫苗强大生产平台的开发方面的潜力。
更新日期：2021-03-17
中文翻译：
HEK293 细胞的代谢工程以改善 HIV-1 病毒样颗粒的瞬时转染和细胞出芽
HIV-1 Gag 病毒样颗粒 (VLP) 是开发未来疫苗的有希望的候选者。最近的病毒爆发表明需要强大的疫苗生产平台来适应新的挑战，同时实现大规模生产能力。对于 VLP 的快速生产，瞬时基因表达 (TGE) 方法已被证明是高效的。基于先前使用多重定量蛋白质组学瞬时转染 HEK293 细胞系的表征，确定了可能优化的分子生产瓶颈和代谢途径。在这项研究中，这些分子成分和代谢途径已通过瞬时代谢工程进行探索和调节，使用实验设计等方法充分利用和优化 VLP 生产，转染和出芽效率。在转运辅助蛋白（如 NEDD4L 和 CIT）所需的内体分选复合物过表达后，VLP 的产量分别增加了 3.3 倍和 2.9 倍。鞘糖脂前体酶 UGCG 的过表达将转染效率提高了 17%，敲除 Gag 结合蛋白 CNP 提高了 2.5 倍的 VLP 比生产率。结合 CNP 抑制和 UGCG 过表达进一步提高了 37.3% 的出芽效率。调节 VLP 的产生和细胞内出芽等辅助途径，证明了代谢工程在优化和加强未来疫苗强大生产平台的开发方面的潜力。分别为 3 倍和 2.9 倍。鞘糖脂前体酶 UGCG 的过表达将转染效率提高了 17%，敲除 Gag 结合蛋白 CNP 提高了 2.5 倍的 VLP 比生产率。结合 CNP 抑制和 UGCG 过表达进一步提高了 37.3% 的出芽效率。调节 VLP 的产生和细胞内出芽等辅助途径，证明了代谢工程在优化和加强未来疫苗强大生产平台的开发方面的潜力。分别为 3 倍和 2.9 倍。鞘糖脂前体酶 UGCG 的过表达将转染效率提高了 17%，敲除 Gag 结合蛋白 CNP 提高了 2.5 倍的 VLP 比生产率。结合 CNP 抑制和 UGCG 过表达进一步提高了 37.3% 的出芽效率。调节 VLP 的产生和细胞内出芽等辅助途径，证明了代谢工程在优化和加强未来疫苗强大生产平台的开发方面的潜力。
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