本發(fā)明涉及多肽誘導，具體為一種多肽誘導型生物發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、多肽可以作為信號分子，通過與宿主細胞內(nèi)或細胞表面的受體結(jié)合，觸發(fā)細胞內(nèi)信號傳導級聯(lián)反應，從而誘導與目標產(chǎn)物合成相關的基因表達或代謝通路的激活，利用多肽誘導的信號，培養(yǎng)基可使細胞在適宜的時間點將代謝資源集中于目標產(chǎn)物（如蛋白質(zhì)、抗生素、酶類、代謝物等）的合成，達到提高產(chǎn)品得率的目的。

2、在實際應用中，利用多肽作為信號分子誘導目標產(chǎn)物合成時，不同細胞在不同生長階段、不同環(huán)境條件下對信號分子的敏感性可能存在較大差異，受體表達水平的變化會直接影響多肽誘導的效果，因此，為達到提高目標產(chǎn)物得率的目的，對多肽添加條件進行科學合理的設計和優(yōu)化十分關鍵。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多肽誘導型生物發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以能夠結(jié)合培養(yǎng)基受體表達水平對多肽添加條件進行優(yōu)化設計，使得多肽誘導信號傳遞得到理想的應用效果，從而達到提高目標產(chǎn)物得到率的目的。

2、為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種多肽誘導型生物發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化方法，所述方法包括如下步驟：

3、搭建適合生物發(fā)酵培養(yǎng)基理想的實驗環(huán)境條件，在細胞從對數(shù)生長期進入產(chǎn)物誘導期之間添加預設濃度的多肽作為信號分子；

4、在產(chǎn)物誘導期后檢測培養(yǎng)基中目標產(chǎn)物的實際得到率，實際得到率指的是在原基礎上通過添加多肽作為信號分子后所提升的比率，當實際得到率小于達標得到率時，執(zhí)行多肽濃度優(yōu)化策略；

5、多肽濃度優(yōu)化策略包括將細胞從對數(shù)生長期進入產(chǎn)物誘導期之間的時間段劃分出多個窗口期，多肽按照原定添加量按量等分的方式在多個窗口期中依次添加，并檢測每個窗口期中的目標產(chǎn)物誘導后濃度；

6、通過每個窗口期中的目標產(chǎn)物誘導后濃度獲得實時得到率，并根據(jù)每個窗口期的得到率增長量與得到率提升閾值進行大小比較，將得到率增長量小于得到率提升閾值的窗口期設置為待優(yōu)化窗口期，對待優(yōu)化窗口期內(nèi)添加的多肽濃度進行調(diào)整。

7、在一些實施方式中，設定實時得到率的具體方式是通過目標產(chǎn)物的基礎產(chǎn)量jc和達標得到率dn得到預估目標產(chǎn)量yc=jc×dn，并通過預估目標產(chǎn)量yc與對應窗口期中目標產(chǎn)物誘導后濃度nr得到實時得到率sn=nr÷yc；設定得到率提升閾值具體方式是通過初始窗口期的實時得到率sn1獲得得到率差量dc=1-sn1，并通過得到率差量dc與窗口期的總數(shù)量cs獲得得到率提升閾值dt=dc÷cs。

8、在一些實施方式中，對待優(yōu)化窗口期進行調(diào)整的具體方式為：依據(jù)多肽濃度調(diào)整量對預設濃度的多肽進行稀釋及濃縮，分別以稀釋濃度和濃縮濃度的多肽在待優(yōu)化窗口期中替代預設濃度的多肽進行添加測試，獲取使用預設濃度、稀釋濃度和濃縮濃度多肽條件下待優(yōu)化窗口期的得到率增長量，將添加預設濃度、稀釋濃度和濃縮濃度多肽下待優(yōu)化窗口期的得到率增長量進行大小比較，根據(jù)比較結(jié)果作出對應反應。

9、在一些實施方式中，若在添加預設濃度多肽時待優(yōu)化窗口期的得到增長量最大，不對添加多肽濃度做出調(diào)整；

10、若在添加稀釋濃度多肽時待優(yōu)化窗口期的得到增長量最大，則繼續(xù)依據(jù)多肽濃度調(diào)整量對多肽的稀釋濃度進行遞減，直至獲得此待優(yōu)化窗口期的能獲取到的最多的得到增長量；

11、若在添加濃縮濃度多肽時待優(yōu)化窗口期的得到增長量最大，則繼續(xù)依據(jù)多肽濃度調(diào)整量對多肽的稀釋濃度進行遞增，直至獲得此待優(yōu)化窗口期的能獲取到的最多的得到增長量。

12、在一些實施方式中，執(zhí)行多肽濃度優(yōu)化策略后，檢測培養(yǎng)基中目標產(chǎn)物的調(diào)整后產(chǎn)量，并將調(diào)整后產(chǎn)量與預估目標產(chǎn)量進行大小比較，當調(diào)整后產(chǎn)量大于等于預估目標產(chǎn)量時，則依照多肽濃度優(yōu)化策略作為后續(xù)作業(yè)指標；當調(diào)整后產(chǎn)量小于預估目標產(chǎn)量時，則應作出改進整體工藝的判斷。

13、在一些實施方式中，當調(diào)整后產(chǎn)量小于預估目標產(chǎn)量時，還應設置容忍閾值，并得到優(yōu)化相差值，將優(yōu)化相差值與容忍閾值進行大小比較：若優(yōu)化相差值大于容忍閾值，維持需要進行整體工藝改進的判斷；若優(yōu)化相差值小于等于容忍閾值，則執(zhí)行多肽優(yōu)化效果判定。

14、在一些實施方式中，執(zhí)行多肽優(yōu)化效果判定的具體方式是：設定提升量閾值，將調(diào)整后得到率td與執(zhí)行多肽濃度優(yōu)化前的初始窗口期的實時得到率sn1求差得到調(diào)整后增長值tz=td-sn1，并將執(zhí)行多肽濃度優(yōu)化前的末尾窗口期的實時得到率sn5與執(zhí)行多肽濃度優(yōu)化前的初始窗口期的實時得到率sn1求差得到調(diào)整前增長值tu=sn5-sn1，通過調(diào)整后增長值tz與調(diào)整前增長值tu得到優(yōu)化提升量fr=tz÷tu，將優(yōu)化提升量與提升量閾值進行大小比較，若優(yōu)化提升量大于等于提升量閾值，則依照多肽濃度優(yōu)化策略作為后續(xù)作業(yè)指標。

15、在一些實施方式中，當調(diào)整后產(chǎn)量未能達到預估目標產(chǎn)量，且優(yōu)化提升量大于等于提升量閾值時，設置得到率增長量最高的窗口期作為最優(yōu)窗口期，在最優(yōu)窗口期時添加多肽時，使用能夠讓多肽在最優(yōu)窗口期中進行緩釋的方式，實現(xiàn)最優(yōu)窗口期中多肽實際誘導時長的延長。

16、本發(fā)明還提供如下技術方案：一種多肽誘導型生物發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

17、環(huán)境搭建模塊，搭建適合生物發(fā)酵培養(yǎng)基理想的實驗環(huán)境條件，在細胞從對數(shù)生長期進入產(chǎn)物誘導期之間添加預設濃度的多肽作為信號分子；

18、提升對比模塊，在產(chǎn)物誘導期后檢測培養(yǎng)基中目標產(chǎn)物的實際得到率，實際得到率指的是在原基礎上通過添加多肽作為信號分子后所提升的比率，當實際得到率小于達標得到率時，執(zhí)行多肽濃度優(yōu)化策略；

19、策略執(zhí)行模塊，多肽濃度優(yōu)化策略包括將細胞從對數(shù)生長期進入產(chǎn)物誘導期之間的時間段劃分出多個窗口期，多肽按照原定添加量按量等分的方式在多個窗口期中依次添加，并檢測每個窗口期中的目標產(chǎn)物誘導后濃度；

20、條件優(yōu)化模塊，通過每個窗口期中的目標產(chǎn)物誘導后濃度獲得實時得到率，并根據(jù)每個窗口期的得到率增長量與得到率提升閾值進行大小比較，將得到率增長量小于得到率提升閾值的窗口期設置為待優(yōu)化窗口期，對待優(yōu)化窗口期內(nèi)添加的多肽濃度進行調(diào)整。

21、本發(fā)明進一步提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)上述一種多肽誘導型生物發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

22、本發(fā)明所提供的技術方案相比現(xiàn)有技術，具備的有益效果如下：

23、其一，本發(fā)明利用分階段、窗口期內(nèi)分步添加多肽信號的方法，通過實時檢測目標產(chǎn)物濃度和計算實時得到率，從而精準識別出反應效果不明顯的待優(yōu)化窗口期，以針對待優(yōu)化窗口期對多肽添加條件進行優(yōu)化。

24、其二，本發(fā)明對待優(yōu)化窗口期內(nèi)多肽添加條件的調(diào)整考慮到不同生產(chǎn)系統(tǒng)及細胞株對多肽敏感性和耐受性存在差異，通過逐步調(diào)節(jié)濃度，以試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，精準尋找到最優(yōu)濃度，確保在目標窗口期內(nèi)發(fā)揮多肽最佳誘導效果，從而顯著提升目標產(chǎn)物的累積和整體工藝的穩(wěn)定性。

25、其三，本發(fā)明通過比較調(diào)整后產(chǎn)量與預估目標產(chǎn)量的關系，并設定容忍閾值和量化優(yōu)化指標，實現(xiàn)了對多肽誘導效果的動態(tài)評估，能夠準確的評價多肽優(yōu)化前后目標產(chǎn)物產(chǎn)量的提升效果，從而確保只有在多肽條件確實展現(xiàn)出穩(wěn)定且明顯正向作用時，才會將其作為后續(xù)生產(chǎn)指標執(zhí)行。

26、其四，本發(fā)明通過將最優(yōu)窗口期作為重點誘導時段，并在此期間采用緩釋方式，不僅延長了多肽的實際誘導時長，維持了整個窗口期內(nèi)相對恒定的多肽濃度，還會針對性地增強最優(yōu)窗口期細胞對多肽信號的響應，盡管這種方式可能使生產(chǎn)步驟略微增加，但在調(diào)整后產(chǎn)量未達到預估目標的情況下，此舉可能夠進一步縮小差距，降低產(chǎn)量缺失的影響。