NL2030273B1 - Method of producing a compound - Google Patents
Method of producing a compound Download PDFInfo
- Publication number
- NL2030273B1 NL2030273B1 NL2030273A NL2030273A NL2030273B1 NL 2030273 B1 NL2030273 B1 NL 2030273B1 NL 2030273 A NL2030273 A NL 2030273A NL 2030273 A NL2030273 A NL 2030273A NL 2030273 B1 NL2030273 B1 NL 2030273B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- crop
- compound
- vector
- plant
- dna
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 14
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 14
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 8
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 8
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 33
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 claims description 13
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 244000061176 Nicotiana tabacum Species 0.000 claims description 6
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 241000589155 Agrobacterium tumefaciens Species 0.000 claims description 5
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 claims description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 2
- 239000005556 hormone Substances 0.000 claims description 2
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 abstract description 21
- 108020005120 Plant DNA Proteins 0.000 abstract description 3
- 235000017807 phytochemicals Nutrition 0.000 abstract description 3
- 229930000223 plant secondary metabolite Natural products 0.000 abstract description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 2
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 2
- 230000008654 plant damage Effects 0.000 description 2
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 2
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 2
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 1
- 108700019146 Transgenes Proteins 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000011712 cell development Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013611 chromosomal DNA Substances 0.000 description 1
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012239 gene modification Methods 0.000 description 1
- 230000005017 genetic modification Effects 0.000 description 1
- 235000013617 genetically modified food Nutrition 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 239000003501 hydroponics Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 229930195732 phytohormone Natural products 0.000 description 1
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8242—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
- C12N15/8257—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
- A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/245—Conduits for heating by means of liquids, e.g. used as frame members or for soil heating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
- A01G31/02—Special apparatus therefor
- A01G31/06—Hydroponic culture on racks or in stacked containers
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Botany (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Ecology (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
In een werkwijze voor het produceren van een verbinding, in het bijzonder een eiwitverbinding, wordt een genetische vector (50) verschaft met een DNA fragment (55) dat codeert voor expressie van de verbinding. De vector wordt geïntroduceerd in een celkern van een cel van een gewas met plant-eigen DNA, waarbij het DNA-fragment wordt overgebracht in het plant-eigen DNA en daarin tot expressie wordt gebracht. Het gewas wordt geteeld in een althans in hoofdzaak daglichtvrije althans in hoofdzaak gesloten omgeving (10) waarin een klimaatregeling is voorzien waarmee een ruimtelijk klimaat althans nagenoeg volledig wordt beheerst. Een ontwikkeling van het gewas wordt gestuurd door een gecontroleerd aanbod van een kunstlichtspectrum dat aan het gewas wordt aangeboden en door een beheersing van een verdamping door het gewas. Het DNA-fragment wordt gedurende de teelt in het gewas tot expressie gebracht en de geproduceerde phytoverbinding van het gewas geïsoleerd.In a method of producing a compound, particularly a protein compound, a genetic vector (50) is provided with a DNA fragment (55) encoding expression of the compound. The vector is introduced into a cell nucleus of a crop cell with plant DNA, whereby the DNA fragment is transferred into the plant DNA and expressed therein. The crop is grown in an at least substantially daylight-free or substantially closed environment (10) in which climate control is provided with which a spatial climate is at least almost completely controlled. Crop development is controlled by a controlled supply of an artificial light spectrum that is offered to the crop and by control of evaporation through the crop. The DNA fragment is expressed in the crop during cultivation and the produced phytocompound is isolated from the crop.
Description
Werkwijze voor het produceren van een verbindingMethod of producing a compound
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van een verbinding, in het bijzonder een eiwitverbinding, waarbij een genetische vector wordt verschaft met een DNA fragment dat codeert voor expressie van de verbinding, waarbij de vector wordt geïntroduceerd in een celkern van een cel van een gewas met plant-eigen DNA, en waarbij hetThe present invention relates to a method of producing a compound, in particular a protein compound, wherein a genetic vector is provided with a DNA fragment encoding expression of the compound, wherein the vector is introduced into a cell nucleus of a cell of a crop with plant-own DNA, and in which the
DNA-fragment wordt overgebracht in het plant-eigen DNA en daarin tot expressie wordt gebracht.DNA fragment is transferred into the plant's own DNA and expressed therein.
Een werkwijze van de in de aanhef bedoelde soort leidt tot een transgeen gewas, waarbij het vreemde DNA-fragment is gefuseerd met het plant-eigen DNA om vervolgens in vivo in de plant tot expressie te komen. Het gaat daarbij in veel gevallen om eiwit-verbindingen voor medicinale toepassingen in welk geval ook wel wordt gesproken van “green pharming” of “bio pharming” waarbij het gewas dient als “bioreactor”. Door gebruik te maken van genetische modificatie en transgene gewassen, kan het gewas worden aangezet tot de productie van complexe eiwitverbindingen zoals phyto-hormonen en phyto-enzymen. Deze techniek luidt een nieuw biotechnologisch tijdperk in dat ruimbaan maakt voor de productie van dergelijke complexe phyto-verbindingen die langs synthetische weg niet of alleen met zeer veel moeite kunnen worden gerealiseerd maar nu van nature door het transgene gewas worden aangemaakt.A method of the kind referred to in the preamble leads to a transgenic crop, in which the foreign DNA fragment is fused with the plant's own DNA and is then expressed in vivo in the plant. In many cases this concerns protein compounds for medicinal applications, in which case it is also referred to as “green pharming” or “biopharming” where the crop serves as a “bioreactor”. By using genetic modification and transgenic crops, crops can be stimulated to produce complex protein compounds such as phytohormones and phytoenzymes. This technique heralds a new biotechnological era that paves the way for the production of such complex phyto-compounds that cannot be realized synthetically or only with great difficulty, but are now produced naturally by the transgenic crop.
Een kritische stap in de ontwikkeling van het gewas is daarbij de transcriptie van het transgeneA critical step in the development of the crop is the transcription of the transgene
DNA-fragment op het oorspronkelijke plant-eigen DNA. Daartoe dient een daartoe geselecteerde vector een weg te vinden naar het chromosomenpakket in de plantencel. Deze stap is voor de plant invasief en niet zelden lijdt de plant daaronder, hetgeen uiteindelijk de opbrengst schaadt of zelfs tot sterfte kan leiden. Ook overigens is het wenselijk dat de in vivo productie op een hoogst reproduceerbare en controleerbare wijze plaatsvindt.DNA fragment on the original plant DNA. To this end, a vector selected for this purpose must find a way to the chromosome package in the plant cell. This step is invasive for the plant and the plant often suffers from it, which ultimately damages the yield or can even lead to death. It is also desirable that the in vivo production takes place in a highly reproducible and controllable manner.
Met de onderhavige uitvinding wordt onder meer beoogd te voorzien in een werkwijze voor het produceren van verbindingen die daaraan in belangrijke mate bijdraagt.The present invention has for its object, inter alia, to provide a method for producing compounds which makes an important contribution thereto.
Om het beoogde doel te bereiken, heeft een werkwijze van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding als kenmerk dat het gewas wordt geteeld in een althans in hoofdzaak daglichtvrije althans in hoofdzaak gesloten omgeving waarin een klimaatregeling is voorzien waarmee een ruimtelijk klimaat althans nagenoeg volledig wordt beheerst, dat een ontwikkeling van het gewas wordt gestuurd door een gecontroleerd aanbod van een kunstlichtspectrum dat aan het gewas wordt aangeboden en door een beheersing van een verdamping door het gewas, dat het DNA-fragment gedurende de teelt in het gewas tot expressie wordt gebracht, en dat de geproduceerde verbinding van het gewas wordt geisoleerd. Gebleken is dat onder de aangegeven groeicondities en controle daarop een praktisch identieke gewasontwikkeling kan worden bewerkstelligd over het gehele teeltveid. De planten zijn daardoor fenotyisch gelijk en daardoor zitten er in beginsel geen zwakkere exemplaren.In order to achieve the intended object, a method of the type described in the preamble according to the invention is characterized in that the crop is grown in an at least substantially daylight-free, at least substantially closed, environment in which a climate control system is provided with which a spatial climate is at least almost completely achieved. is controlled, that a development of the crop is controlled by a controlled supply of an artificial light spectrum that is offered to the crop and by a control of evaporation by the crop, that the DNA fragment is expressed in the crop during cultivation , and that the produced compound is isolated from the crop. It has been found that under the indicated growth conditions and monitoring, practically identical crop development can be achieved over the entire cultivation field. The plants are therefore phenotyically equal and therefore there are in principle no weaker specimens.
Hoewel de invasie van de coderende vector op zichzelf een aanslag op de gesteldheid van de plant zou kunnen betekenen, blijken de aldus opgekweekte planten in dusdanig goede en sterke conditie te verkeren dat zij daaronder niet noemenswaard lijken. Een vergelijkbare uniformiteit blijkt te gelden voor de aanmaak van de beoogde verbinding in het gewas gerekend over het teeltveld. Zowel de plantontwikkeling als de zuiverheid en opbrengst van de te verkrijgen verbinding is aldus in grote mate stuurbaar en reproduceerbaar, hetgeen een belangrijke factor en voorwaarde is voor een verdere opschaling van het productieproces.Although the invasion of the coding vector in itself could mean an attack on the condition of the plant, the plants grown in this way appear to be in such good and strong condition that they do not seem worth mentioning. Comparable uniformity appears to apply to the production of the intended compound in the crop, calculated over the cultivation field. Both the plant development and the purity and yield of the compound to be obtained are thus largely controllable and reproducible, which is an important factor and condition for further upscaling of the production process.
Op zichzelf lenen verschillende technieken zich voor de introductie van de genetisch gemodificeerde vector in de celkern van de plant. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding heeft in dat opzicht evenwel als kenmerk dat de vector in een genetisch gemodificeerd agrobacterium wordt ingebracht, in het bijzonder AgrobacteriumIn themselves, various techniques lend themselves to the introduction of the genetically modified vector into the cell nucleus of the plant. In that respect, however, a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the vector is introduced into a genetically modified Agrobacterium, in particular Agrobacterium
Radiobacter (Agrobacterium Tumefaciens) met een gemodificeerd plasmide dat hetRadiobacter (Agrobacterium Tumefaciens) with a modified plasmid containing the
DNA-fragment bevat dat codeert voor de aanmaak van de verbinding, en dat het gewas aan het agrobacterium wordt blootgesteld. Het agrobacterium draagt hierbij de bedoelde genetische informatie {Transfer-DNA), die codeert voor de aanmaak van de verbinding, als deel van een gemodificeerd plasmide dat met het oog daarop daarin kunstmatig werd geïncorporeerd.DNA fragment that codes for the production of the compound and that the crop is exposed to the agrobacterium. The agrobacterium hereby carries the intended genetic information (Transfer DNA), which codes for the production of the compound, as part of a modified plasmid that has been artificially incorporated therein for this purpose.
Eenmaal in de plantencel is het agrobacterium in staat dit DNA-segment uit te scheiden om het te laten fuseren met het plant-eigen DNA van de cel, waarna de cel dit segment tot expressie laat komen als ware het (plant)eigen genetische informatie. Door uit te gaan van een agrobacterium of vergelijkbaar micro-organisme als vehikel voor transport van de vector naar binnen de plantencel volstaat een uitwendige blootstelling daaraan waarna een natuurlijk proliferatie autonoom op gang komt. Dit proces is aldus in hoge mate zelf regulerend en trefzeker.Once in the plant cell, the agrobacterium is able to secrete this DNA segment to allow it to fuse with the plant's own DNA, after which the cell expresses this segment as if it were the (plant's) own genetic information. By using an agrobacterium or comparable micro-organism as a vehicle for transporting the vector into the plant cell, external exposure to it is sufficient, after which natural proliferation starts autonomously. This process is thus highly self-regulating and accurate.
Om het binnendringen van de vector in de plant te bevorderen, wordt doorgaans een incisie in het blad van de plant aangebracht. Het agrobacterium detecteert de wond in de plant en vindt zo zijn weg naar de plantencel met de beoogde celkern. Het ingesneden blad levert echter plantschade en de plant lijdt daar in zekere mate onder. Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding beoogt onder meer dergelijke plantschade te vermijden en is daartoe gekenmerkt doordat de vector in het gewas wordt geïntroduceerd door het gewas onder vacuüm, althans een onderdruk, te brengen en bij een verlaagde druk aan de vector bloot te stellen. Aldus wordt het agrobacterium bijvoorbeeld vanuit een daarmee verrijkte vloeistof of voedingsbodem naar binnen de plant gezogen zodra de onderdruk rondom de plant wordt weggenomen maar nog wel in de plantencel heerst. Het van het plasmide afkomstige DNA fragment dringt vervolgens door tot in de celkern van de cel om zich vervolgens in het plantgenoom te nestelen.To facilitate the vector's entry into the plant, an incision is usually made in the leaf of the plant. The agrobacterium detects the wound in the plant and finds its way to the plant cell with the intended cell nucleus. However, the incised leaf causes plant damage and the plant suffers to a certain extent. A further preferred embodiment of the method according to the invention aims, inter alia, at avoiding such plant damage and is characterized for that purpose in that the vector is introduced into the crop by placing the crop under vacuum, or at least an underpressure, and exposing it to the vector at a reduced pressure. set. The agrobacterium is thus, for instance, sucked into the plant from a liquid or nutrient medium enriched therewith as soon as the negative pressure around the plant is removed but still prevails in the plant cell. The DNA fragment derived from the plasmid then penetrates into the cell nucleus of the cell and then embeds itself in the plant genome.
De werkwijze volgens de uitvinding leent zich vooral voor de expressie van complexe eiwit verbindingen die zich langs chemische weg niet of nauwelijks laten synthetiseren. In dat opzicht heeft een bijzonder uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk dat de verkregen verbinding in een farmaceuticum wordt toegepast dat een menselijk of dierlijk vaccin, enzym of hormoon omvat. Goede ervaringen zijn in dat opzicht opgedaan met een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze die is gekenmerkt doordat voor het gewas één of meer tabaksplanten (Nicotiana tabacum) worden toegepast.The method according to the invention is particularly suitable for the expression of complex protein compounds which cannot or hardly be synthesized chemically. In that respect, a particular embodiment of the method according to the invention is characterized in that the compound obtained is used in a pharmaceutical comprising a human or animal vaccine, enzyme or hormone. Good experiences have been gained in that respect with a further special embodiment of the method, which is characterized in that one or more tobacco plants (Nicotiana tabacum) are used for the crop.
De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont:The invention will be further elucidated below on the basis of an exemplary embodiment and an associated drawing. In the drawing shows:
Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een teeltomgeving volgens uitvinding in een eerste stadium;Figure 1 shows an exemplary embodiment of a cultivation environment according to the invention in a first stage;
Figuur 2A-C een schematische weergave van een stap in een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding; enFigures 2A-C show a schematic representation of a step in an exemplary embodiment of the method according to the invention; and
Figuur 3 de teeltomgeving van figuur 1 in een gevorderd stadium.Figure 3 shows the cultivation environment of figure 1 in an advanced stage.
Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuren zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal zijn getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven. Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.Incidentally, it should be noted that the figures are purely schematic and are not always drawn to (the same) scale. In particular, some dimensions may be exaggerated to a greater or lesser degree for clarity. Corresponding parts are indicated in the figures with the same reference numeral.
Kenmerkend voor de werkwijze volgens de uitvinding is dat deze in een volledig gesloten omgeving en onder nauwkeurig gecontroleerde en beheerste condities plaatsvindt. Daartoe wordt uitgegaan, zie figuur 1, van een daglichtvrije behuizing 10 waarin een gewas 1 volledig gecontroleerd onder invloed van kunstlicht 20 wordt geteeld. In figuur 1 is schematisch een teeltkamer weergegeven binnen een dergelijke behuizing, die een aantal van dergelijke teeltkamer, ook wel aangeduid als klimaatkamers of klimaatcellen, naast elkaar kan bevatten.Characteristic of the method according to the invention is that it takes place in a completely closed environment and under accurately controlled and controlled conditions. For this purpose, see Figure 1, the starting point is a daylight-free housing 10 in which a crop 1 is grown under the influence of artificial light 20 in a fully controlled manner. Figure 1 schematically shows a cultivation chamber within such a housing, which can contain a number of such cultivation chambers, also referred to as climate chambers or climate cells, side by side.
Voorafgaand aan het stadium van figuur 1 kan een ontkiemingskamer zijn voorzien, maar ook kan ontkieming in de getoonde kamer plaatsvinden. Het gaat in dit voorbeeld om de teelt van tabaksplanten {Nicotiana tabacum).Prior to the stage of figure 1, a germination chamber can be provided, but germination can also take place in the chamber shown. This example concerns the cultivation of tobacco plants (Nicotiana tabacum).
Het ruimtelijke klimaat binnen de kamer 10 wordt volledig beheerst door niet nader weergegeven conditioneringsmiddelen waarmee onder meer een omgevingstemperatuur, luchtvochtigheid en kooldioxidegehalte in de kamer 10 nauwgezet wordt gevolgd en op of rondom een vooraf ingestelde waarde worden gehouden. Aldus kunnen deze omgevingsfactoren worden afgestemd op het stadium waarin het gewas verkeert en bijvoorbeeld in een ontkiemingsfase anders worden opgelegd dan in een later groeistadium van het gewas. Wordt daarentegen gebruik gemaakt van een afzonderlijke ontkiemingskamer of stekkamer dan kan daarin voortdurend een daarop toegespitst klimaat worden gehandhaafd, waarna het gewas na tot ontwikkeling te zijn gekomen wordt overgebracht naar de getoonde klimaatkamer om daarin verder te worden opgekweekt.The spatial climate within the room 10 is fully controlled by conditioning means (not shown) with which, inter alia, an ambient temperature, air humidity and carbon dioxide content in the room 10 are closely monitored and kept at or around a predetermined value. These environmental factors can thus be adjusted to the stage the crop is in and, for example, imposed differently in a germination phase than in a later growth stage of the crop. If, on the other hand, use is made of a separate germination chamber or cutting chamber, a suitable climate can be continuously maintained therein, after which the crop, after having developed, is transferred to the climate chamber shown for further cultivation therein.
Conform de uitvinding worden alle groeifactoren die cruciaal zijn voor de fenotypische gewasontwikkeling in de klimaatkamer gestuurd en nauwkeurig bewaakt. Het gaat daarbij vooral om fotosynthetisch actieve straling (PAR) waaraan het gewas gedurende de teelt wordt blootgesteld en die volledig door middel van kunstlichtarmaturen 20 wordt verzorgd. De kunstlichtarmaturen 20 omvatten daartoe twee sets van lichtgevende diodes (LEDs) 21,22 die respectievelijk in het rood tussen 600 en 700 nm en in het blauw tussen 400 en 500 nm straling {licht} afgeven. Daarmee worden de golflengten bestreken die het gewas nodig heeft voor de lichtreactie van de fotosynthese. Behalve het aangeboden spectrum wordt bovendien de intensiteit van beide golflengten afgestemd op het gewas en ook wordt een dag/nacht cyclus daarmee kunstmatig nagebootst en opgelegd.In accordance with the invention, all growth factors that are crucial for phenotypic crop development are controlled and accurately monitored in the climate chamber. This mainly concerns photosynthetically active radiation (PAR) to which the crop is exposed during cultivation and which is supplied entirely by means of artificial light fittings 20 . For this purpose, the artificial light fittings 20 comprise two sets of light-emitting diodes (LEDs) 21,22 which respectively emit radiation {light} in red between 600 and 700 nm and in blue between 400 and 500 nm. This covers the wavelengths that the crop needs for the light reaction of photosynthesis. In addition to the spectrum offered, the intensity of both wavelengths is also adjusted to the crop and a day/night cycle is artificially simulated and imposed.
Behalve het actinische kunstlichtspectrum waaraan het gewas wordt onderworpen, wordt ook de verdamping door het gewas kunstmatig opgelegd en bepaald. Hierin ligt het inzicht ten grondslag dat niet alleen voor een celontwikkeling (strekking) maar ook voor een effectieve en efficiënte fotosynthese een gestage sapstroom door het gewas onontbeerlijk is. Deze sapstroom wordt conform de uitvinding onderhouden en gestuurd door middel van een delicaat samenspel van een worteltemperatuur die aan een wortelstelsel van het gewas wordt opgelegd en een bladtemperatuur van het bladstelsel die door middel van daartoe voorziene bladverwarmingsmiddelen afzonderlijk van de omgevingstemperatuur kan worden beïnvloed.In addition to the actinic artificial light spectrum to which the crop is subjected, the evaporation by the crop is also artificially imposed and determined. This is based on the insight that a steady sap flow through the crop is indispensable not only for cell development (stretching) but also for effective and efficient photosynthesis. According to the invention, this sap flow is maintained and controlled by means of a delicate interplay of a root temperature imposed on a root system of the crop and a leaf temperature of the leaf system which can be influenced separately from the ambient temperature by means of leaf heating means provided for this purpose.
De bladverwarmingsmiddelen omvatten in dit voorbeeld afzonderlijke infraroodstralers 30 waarmee eventueel extra infraroodstraling aan het bladstelsel kan worden afgegeven bovenop de infraroodstraling die door het kunstlichtarmatuur 20 wordt uitgestraald. Eventueel kunnen de armaturen 20 nog zijn voorzien van een actieve koeling van daarin of daarbij voorziene koelleidingen en/of koellichamen waardoorheen een koelmedium circuleert om de hoeveelheid infraroodstraling die wordt afgegeven te reduceren,In this example, the leaf heating means comprise separate infrared radiators 30 with which additional infrared radiation can be supplied to the leaf system in addition to the infrared radiation emitted by the artificial light fixture 20. Optionally, the luminaires 20 can also be provided with active cooling of cooling pipes and/or cooling bodies provided therein or therewith, through which a cooling medium circulates in order to reduce the amount of infrared radiation that is emitted.
Voor het wortelstelsel is een stelsel van leidingen 40 voorzien dat in warmte uitwisselend contact vereert met een teeltsubstraat 5 waarin het gewas wordt gehouden. Hiermee kan een worteltemperatuur zowel omhoog als omlaag worden gestuurd door een temperatuur van een medium dat door de leidingen 40 circuleert met een thermostatisch regeling overeenkomstig hoger of lager in te stellen. In de figuur is uitgegaan van een teelt in afzonderlijke potten die bijvoorbeeld zijn gevuld met teelaarde of glas/steenwol als teeltsubstraat. In plaats daarvan kan echter ook worden uitgegaan van een hydrocultuur waarbij het wortelstelsel van de afzonderlijke planten in een gemeenschappelijk bad worden gehouden. In dat geval wordt de badtemperatuur thermostatisch geregeld om de gewenste worteltemperatuur te creëren.A system of conduits 40 is provided for the root system, which is in heat-exchanging contact with a cultivation substrate 5 in which the crop is kept. A root temperature can hereby be controlled both upwards and downwards by setting a temperature of a medium circulating through the conduits 40 correspondingly higher or lower with a thermostatic control. The figure assumes cultivation in separate pots that are filled, for example, with topsoil or glass/rock wool as a cultivation substrate. However, hydroponics can also be used instead, in which the root systems of the individual plants are kept in a common pool. In that case, the bath temperature is thermostatically controlled to create the desired root temperature.
Gedurende de ontwikkeling van het gewas worden daaraan nog nodige voedingsstoffen en bewatering toegediend. Al met al zijn aldus alle factoren die de fenotypische ontwikkeling van het gewas bepalen volgens deze teeltwijze strikt controleerbaar en daarmee strikt reproduceerbaar. Daarmee kan onder meer worden verzekert dat het gewas na het stadium van figuur in een optimale conditie verkeert om het opvolgende stadium te ondergaan dat in figuur 2A-2C schematisch in weergegeven.During the development of the crop, the necessary nutrients and watering are added to it. All in all, all factors that determine the phenotypic development of the crop are strictly controllable according to this cultivation method and therefore strictly reproducible. This ensures, among other things, that the crop is in an optimal condition after the stage in figure to undergo the subsequent stage, which is shown schematically in figures 2A-2C.
Figuur 2A toont een plasmide 50, oftewel een stabiele op zichzelf staande, meestal ringvormige, DNA-structuur die zichzelf kan vermeerderen in een gastcel. Plasmides komen vrij in de natuur voor, bijvoorbeeld in bacteriën als zelfstandig DNA-segment buiten het chromosomale DNA. Een voorbeeld van een dergelijke bacterie is een agrobacterieFigure 2A shows a plasmid 50, which is a stable self-contained, usually ring-shaped, DNA structure that can replicate itself in a host cell. Plasmids occur freely in nature, for example in bacteria as an independent DNA segment outside the chromosomal DNA. An example of such a bacterium is an agrobacterium
Agrobacterium Radiobacter die schematisch in figuur 2B is weergegeven en gewoonlijk ook wel wordt aangeduid als Agrobacterium Tumefaciens. Door middel van recombinant DNA technieken, die voor de gemiddelde vakman voldoende bekend worden verondersteld, wordt in het plasmide van figuur 2A een segment 55 (T-DNA) geplaatst dat codeert voor de aanmaak van de te produceren eiwitverbinding. In dit voorbeeld gaat het daarbij om een mRNA segment dat als humaan of dierlijk vaccin zal worden toegepast.Agrobacterium Radiobacter shown schematically in Figure 2B and commonly referred to as Agrobacterium Tumefaciens. By means of recombinant DNA techniques, which are assumed to be sufficiently known to the average person skilled in the art, a segment 55 (T-DNA) is placed in the plasmid of figure 2A which codes for the production of the protein compound to be produced. In this example, this concerns an mRNA segment that will be used as a human or animal vaccine.
Het plasmide 50 wordt toegepast als genetische vector die dit T-DNA segment 55 overbrengt naar de plantencel en incorporeert in het plant-eigen DNA. Dit plasmide 50 wordt daartoe ingebracht in de bacterie 60 van figuur 2B. Eventueel kan het plasmide nog zijn voorzien van een gen dat codeert voor resistentie tegen antibiotica. De bacteriën waarin het gemodificeerde, althans recombinante, plasmide 50 werd geïntroduceerd, zullen aldus een resistentie tegen een antibioticum ontwikkelen, terwijl andere bacteriën daardoor gedood zullen worden. Na deze selectie worden de levende bacteriën 60 op een voedingsbodem 65 vermenigvuldigd en in een autoclaaf 70 bij het gewas gebracht, zie figuur 2C.The plasmid 50 is used as a genetic vector which transfers this T-DNA segment 55 to the plant cell and incorporates it into the plant's own DNA. For this purpose, this plasmid 50 is introduced into the bacterium 60 of figure 2B. Optionally, the plasmid may also be provided with a gene that codes for resistance to antibiotics. The bacteria into which the modified, or at least recombinant, plasmid 50 has been introduced will thus develop a resistance to an antibiotic, while other bacteria will be killed as a result. After this selection, the live bacteria 60 are multiplied on a culture medium 65 and brought to the crop in an autoclave 70, see figure 2C.
De autoclaaf 70 voorziet in pompmiddelen waarmee daarbinnen een vacuum, althans onderdruk, kan worden opgebouwd en onderhouden. Het gewas 1 wordt bij deze onderdruk aan het agrobacterium 60 blootgesteld waardoor het agrobacterium 60 het gewas kan binnendringen. Eenmaal bij één plantcel zorgen chemische receptoren in de bacterie 60 ervoor dat het gemodificeerde plasmide 50 naar de celkern van de plant migreert om daar hetThe autoclave 70 provides pump means with which a vacuum, or at least reduced pressure, can be built up and maintained therein. The crop 1 is exposed to the agrobacterium 60 at this underpressure, as a result of which the agrobacterium 60 can penetrate the crop. Once at one plant cell, chemical receptors in the bacteria 60 ensure that the modified plasmid 50 migrates to the cell nucleus of the plant where it
Transfer-DNA segment 55 over te brengen op het plant-eigen genoom. Vervolgens wordt het gewas weer overgebracht naar een klimaatkamer, zie figuur 3, waarin het gewas verder tot ontwikkeling wordt gebracht. Het T-DNA dat door transcriptie vanuit het plasmide nu deel uitmaakt van het plant-eigen DNA komt nu tot expressie waardoor de plant nu de beoogde eiwitverbinding zal aanmaken. Door ook nu weer de groeifactoren, zoals hiervoor werd beschreven, nauwkeurig te bewaken en te beheersen, is ook dit verdere verloop van de teelt in hoge mate reproduceerbaar en stuurbaar. Niet alleen wordt aldus een hoge opbrengst aan inhoudstoffen verkregen, maar ook wordt door een dergelijke fenotypische sturing en bewaking een grote zuiverheid bereikt. De aldus in vivo geproduceerde phyto-verbding wordt uiteindelijk uit het gewas geïsoleerd, gebruikmakend van op zichzelf bekende scheidingstechnieken.Transfer DNA segment 55 to the plant's own genome. The crop is then transferred to a climate chamber, see figure 3, in which the crop is further developed. The T-DNA that is now part of the plant's own DNA through transcription from the plasmid is now expressed, as a result of which the plant will now produce the intended protein compound. By carefully monitoring and controlling the growth factors, as described above, this further course of cultivation is also highly reproducible and controllable. Not only is a high yield of ingredients obtained in this way, but also a high degree of purity is achieved through such phenotypic control and monitoring. The phyto-compound thus produced in vivo is finally isolated from the crop using separation techniques known per se.
Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkele uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt.Although the invention has been further elucidated above with reference to only a single exemplary embodiment, it will be clear that the invention is by no means limited thereto.
Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk.On the contrary, many variations and embodiments are still possible for an average skilled person within the scope of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2030273A NL2030273B1 (en) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | Method of producing a compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2030273A NL2030273B1 (en) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | Method of producing a compound |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2030273B1 true NL2030273B1 (en) | 2023-06-29 |
Family
ID=79830988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2030273A NL2030273B1 (en) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | Method of producing a compound |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2030273B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012035A2 (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Icon Genetics, Inc. | Commercial use of arabidopsis for production of human and animal therapeutic and diagnostic proteins |
| EP1374665A1 (en) * | 2001-02-28 | 2004-01-02 | CCS Inc. | Method of cultivating plant and illuminator for cultivating plant |
| WO2010044662A1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Croppings Groep B.V. | System and method for growing a plant in an at least partly conditioned environment |
| WO2012067499A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-05-24 | Plantlab Groep B.V. | Growth system and method for growing a plant in a conditioned environment |
| WO2018101829A2 (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Plantlab Groep B.V. | Method for cultivating a crop, crop production unit and crop production system |
-
2021
- 2021-12-23 NL NL2030273A patent/NL2030273B1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1374665A1 (en) * | 2001-02-28 | 2004-01-02 | CCS Inc. | Method of cultivating plant and illuminator for cultivating plant |
| WO2003012035A2 (en) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Icon Genetics, Inc. | Commercial use of arabidopsis for production of human and animal therapeutic and diagnostic proteins |
| WO2010044662A1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Croppings Groep B.V. | System and method for growing a plant in an at least partly conditioned environment |
| WO2012067499A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-05-24 | Plantlab Groep B.V. | Growth system and method for growing a plant in a conditioned environment |
| WO2018101829A2 (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Plantlab Groep B.V. | Method for cultivating a crop, crop production unit and crop production system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HUEBBERS J W ET AL: "On the verge of the market - Plant factories for the automated and standardized production of biopharmaceuticals", BIOTECHNOLOGY ADVANCES, ELSEVIER PUBLISHING, BARKING, GB, vol. 46, 14 December 2020 (2020-12-14), XP086429447, ISSN: 0734-9750, [retrieved on 20201214], DOI: 10.1016/J.BIOTECHADV.2020.107681 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kristiansen et al. | Effects of donor plant temperature, photoperiod, and age on anther culture response of Capsicum annuum L. | |
| Carotti et al. | Plant factories are heating up: Hunting for the best combination of light intensity, air temperature and root-zone temperature in lettuce production | |
| Harwood | A protocol for high-throughput Agrobacterium-mediated barley transformation | |
| Yamori et al. | Feasibility study of rice growth in plant factories | |
| FI2893800T3 (en) | System and method for growing a plant in an at least partly conditioned environment | |
| Hohe et al. | From axenic spore germination to molecular farming: one century of bryophyte in vitro culture | |
| US20110178275A1 (en) | Industrial plant-based production of animal-free recombinant proteins in defined environment | |
| Ali et al. | Simplified floral dip transformation method of Arabidopsis thaliana | |
| JPH029378A (en) | Transformed plant and production thereof | |
| CN114980730B (en) | Closed loop, pressurized and sterile, controlled microenvironment cultivation | |
| CN104170644A (en) | Method for cultivating new species of super-high-yield wheat | |
| NL2030273B1 (en) | Method of producing a compound | |
| EP3505634A1 (en) | Method for producing high-quality recombinant allergens in a plant | |
| Goto | Production of pharmaceuticals in a specially designed plant factory | |
| KR20180073086A (en) | Method for cultivating mouseear cress | |
| CN107312794B (en) | Rose RrNUDX1 gene is changing the interim application of plant flowers | |
| Misu et al. | High-quality tomato seedling production system using artificial light | |
| NL2017907B1 (en) | Method for growing a crop, crop production unit and crop production system. | |
| RU2715604C1 (en) | Method of producing healthier potato minitubers | |
| JP2012152151A (en) | Plant factory for molecular diagnosis and molecular diagnostic method | |
| JP2002272272A (en) | Device for raising seeding of cruciferous plant with artificial light and method for raising the seedling | |
| Goto | Production of pharmaceutical materials using genetically modified plants grown under artificial lighting | |
| Millam et al. | Soil-free techniques | |
| JP2002345337A (en) | Seedling-growing device for plant of gramineae by using artificial light | |
| Matsuda | Inter-batch variability of hemagglutinin content transiently expressed in Nicotiana benthamiana plants grown under sole-source lighting and sunlight conditions before gene transfer |