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Previous issue date: 2010-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / Pork is one of the most widely eaten meats in the world and pig farming is an economic activity booming in Brazil and the world. Several efforts have been made to develop more effective vaccines for major diseases that are affecting livestock such as swine erysipelas, caused by the bacterium Erysipelothrix rhusiopathiae. The currently available vaccines for the prevention of erysipelas are produced with culture broth of this microorganism inactivated or attenuated. The main antigenic agent identified is an protein fraction of 64-69 kDa, present in cell wall of bacteria and the supernatant of the culture. Given the accumulated knowledge of the studies conducted by Silva (2007), this study aimed to: i) study the conditions employed in the preparation of cell suspension for freezing and formation of culture stocks in crytubes and the stage of their activation; ii) studying the growth of E. rhusiopathiae, the formation of lactic acid and expression of antigen in culture media containing carbon sources alternative to glucose and in culture media containing nitrogen sources of plant origin; iii) to study the behavior of the microorganism in the new culture medium, animal-free, in a bioreactor. The studies for the improvement of the medium formulation were carried out in flasks incubated at static condition or under agitation of 200 rpm. The temperature was set at 37°C and the initial pH at 8,0 in all experiments. The studies in bioreactor were made using a 4.0 L stirred-tank bioreactor, with an agitation frequency kept between 100 and 700 rpm and air flow rate of 1.0 L/min. Samples of cell extracts made with choline chloride were analyzed by electrophoresis under denaturating conditions (SDS-PAGE) to evaluate the antigen expression. Studies of activation of the criotubes containing frozen cell suspensions led to the standardization of this step, with high reproducibility, and reduced activation time by 50%. The studies were grew with different carbon sources, showing that E. rhusiopathiae is able to assimilate galactose, lactose, and glucose. However, there was no assimilation of glycerol. The replacement of proteose peptone, a nitrogen source animal widely used in the cultivation of E. rhusiopathiae to produce bacterins, by Soytone, a soy peptone, animal-free, was a promising alternative for the production of the inactivated vaccine, helping to increase the specific growth rate and substrate conversion of cells in relation to values obtained in conventional medium. In batch cultivation performed in a bioreactor with medium containing glucose and Soytone, it was reached a biomass concentration of 10 g / L at 5 hours of cultivation. For the conventional medium, containing proteose peptone, the maximum cell concentration reported for the test batch in a bioreactor was approximately 2 g / L, which was reached after 7 hours of culture. Note also that a higher level of expression of antigenic protein in relation to those observed with peptone of animal origin was achieved in cultures performed with medium containing soytone.This result shows that could be incorporate the best practices of manufacturing practices for pharmaceutical and veterinary products, subject to the productivity of the process and with significant cost reduction. / A carne suína é a mais consumida no mundo e a suinocultura é uma atividade econômica em franca expansão no Brasil e no mundo. Diversos esforços vêm sendo realizados para o desenvolvimento de vacinas mais eficientes para as principais doenças que afetam os rebanhos, como a erisipela suína, causada pela bactéria Erysipelothrix rhusiopathiae. As vacinas disponíveis atualmente para a prevenção da erisipela são produzidas com o caldo de cultivo deste microrganismo inativado ou atenuado. O principal agente antigênico identificado é uma fração protéica de 64-69 kDa, presente tanto na parede celular da bactéria quanto no sobrenadante do cultivo. Diante do conhecimento acumulado ao longo dos estudos conduzidos por Silva (2007), o presente trabalho teve como objetivos: i) estudar as condições empregadas na preparação das suspensões celulares para armazenamento na forma de cultura estoque em criotubos assim como a etapa de ativação dos mesmos; ii) estudar o crescimento de E. rhusiopathiae, a formação de ácido lático e a expressão do antígeno SpaA em meios de cultivo contendo fontes de carbono alternativas à glicose e fontes de nitrogênio de origem vegetal; iii) estudar o comportamento do microrganismo no meio de cultura novo, livre de substratos de origem animal, em biorreator. Os experimentos foram conduzidos em câmara incubadora, em cultivos estáticos ou com agitação de 50 ou de 200 rpm. A temperatura utilizada foi de 37°C e o pH inicial foi de 8,0 em todos os ensaios realizados. Os estudos em biorreator foram realizados em biorreator de 5,0 L, com agitação entre 100 a 700 rpm e vazão de ar de 1,0 a 2 L/min. Amostras retiradas durante os cultivos foram empregadas para análise da densidade ótica (a 420 nm) e das concentrações de glicose, biomassa e metabólitos. A expressão do antígeno foi avaliada por eletroforese em condições desnaturantes (SDS-PAGE) a partir de extratos das células preparados com solução de cloreto de colina. Os estudos envolvendo a ativação dos criotubos contendo as suspensões celulares congeladas levaram à padronização desta etapa, com alta reprodutibilidade, e à diminuição do tempo de ativação em 50 %. Os cultivos realizados com diferentes fontes de carbono, mostraram que E. rhusiopathiae é capaz de assimilar galactose e lactose, além de glicose. No entanto, não foi verificada assimilação de glicerol. A substituição da proteose peptona, fonte de nitrogênio de origem animal amplamente utilizada nos cultivos de E. rhusiopathiae para produção de bacterinas, pela peptona de soja hidrolisada Soytone, de origem vegetal, mostrou-se um alternativa promissora para a produção da vacina de células inativadas, contribuindo para aumento da velocidade específica de crescimento e da conversão de substrato em células em relação aos valores obtidos no meio convencional. Em cultivo descontínuo realizado em biorreator de bancada com o meio contendo glicose e Soytone, foi alcançada uma concentração de biomassa de 10 g/L em 5 horas de cultivo. Para o meio convencional, contendo proteose peptona, a máxima concentração celular relatada para ensaio em batelada em biorreator de bancada foi aproximadamente 2 g/L, a qual foi atingida após 7 horas de cultivo. Destaca-se ainda que um nível superior de expressão da proteína antigênica em relação aos observados com a peptona de origem animal foi alcançado nos cultivos realizados com o meio contendo soytone. Esse resultado mostra ser possível incorporar as boas práticas de manufatura recomendadas para produtos farmacêuticos e veterinários, sem prejuízo à produtividade do processo e com significativa redução do custo do meio.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4043 |
| Date | 19 March 2010 |
| Creators | Machado, Maria Manuela Pereira |
| Contributors | Zangirolami, Teresa Cristina |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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