维生素组合(B+P)强化大肠杆菌周质纳米抗体生产的发酵工艺优化研究

本研究针对大肠杆菌(E.coli)周质纳米抗体产量低(2-20 mg/L)的产业化瓶颈，通过系统评估生物素(B)、氰钴胺(C)和D-钙泛酸(P)三种维生素组合对重组纳米抗体LTNF-10产量的影响，发现B+P组合使纳米抗体产量提升24%至129.17±1.1 mg/L，发酵收率提高21%，纯度≥80%，为规模化生产治疗性纳米抗体提供了经济高效的发酵优化方案。

　　

在抗体药物研发领域，传统单克隆抗体因分子量大(150 KDa)、生产成本高等局限，促使科学家将目光转向仅含重链可变区(14-15 KDa)的骆驼源纳米抗体(Nanobody)。这类微型抗体不仅具有与人类VH结构域的高度同源性，还能避免糖基化修饰需求，特别适合通过大肠杆菌(E.coli)周质表达系统进行生产。然而现有工艺的产量瓶颈(2-20 mg/L)严重制约其临床应用，尤其对于LTNF-10肽缀合纳米抗体这类潜在抗毒素治疗剂。

印度理工学院德里分校(Indian Institute of Technology Delhi)的研究团队在《Biochemical Engineering Journal》发表的研究中，创新性地采用维生素强化策略，通过系统比较生物素(Biotin, B)、氰钴胺(Cyanocobalamin, C)和D-钙泛酸(D-calcium pantothenate, P)三种维生素及其组合对纳米抗体生产的影响。研究人员采用改良型Terrific-Broth培养基，结合密度计量法(SDS-PAGE)和反相高效液相色谱(RP-HPLC)分析，发现B+P组合能显著降低乙酸副产物积累，使纳米抗体产量达到129.17±1.1 mg/L，较对照组提升24%，纯化后产物纯度≥80%，分子量15.2 KDa且序列覆盖率达91%。

关键技术包括：(1)采用含PelB信号肽的pET-29a(+)载体构建纳米抗体表达系统；(2)通过补充实验筛选出维生素组合为关键优化因子；(3)结合生物反应器培养与密度计量/RP-HPLC双重定量；(4)质谱分析验证产物完整性。

主要研究结果
Effect of vitamins on cell growth
随机测试显示维生素组合对纳米抗体积累效果(>86 mg/L)显著优于谷胱甘肽、氨基酸混合物等补充剂。B+P组合使比生长速率、总生物量生产率等关键参数最优。

Conclusion
B+P组合使发酵收率提高21%，纯化产量达35.0±2.1 mg/L。质谱分析证实产物分子量与理论值一致，序列覆盖率达91%，乙酸副产物水平最低。

该研究不仅建立了首个维生素组合(B+P)强化的纳米抗体高产工艺，更揭示了维生素代谢与周质蛋白生产的协同机制。相比传统工艺，该方案无需复杂设备改造即可实现产量跃升，为纳米抗体在抗SARS-CoV-2、慢性乙肝等领域的治疗应用提供了可行的产业化路径。研究团队特别指出，B+P组合对乙酸代谢的调控作用可能成为后续工艺放大的关键控制参数。