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Fluorescent proteins in animal cells for process development: optimization of sodium butyrate treatment as an example

Résumé

Fluorescent proteins expressed in mammalian cells can be quantified quickly and noninvasively with a standard fluorescence plate reader. We have previously exploited this quality in cell growth assessment (Hunt et al., 1999b). In this work, different CHO cell lines constitutively expressing fluorescent proteins were evaluated as model systems for process development and optimization. Our results demonstrate that the fluorescence of these cell lines quickly reveals conditions that might improve the overall productivity. Sodium butyrate, a well-known yet unpredictable enhancer of production, was chosen for this study. Due to the competing effects of sodium butyrate ("butyrate") on expression and cell number, the maximal overall productivity represents a compromise between enhancement of production and toxicity. Based on fluorescence only, it is possible to separate effects on cell number and specific production by combining microplate fluorescence measurements with data obtained by flow cytometry. This allows for rapid screening of different clones without counting cells or quantifying the recombinant protein, a highly attractive feature if the expression of green fluorescent protein (GFP) was correlated to that of a protein of interest. For all clones tested, negative effects of butyrate on proliferation were similar, while net enhancement of expression was characteristic for each clone. Therefore, it is necessary to optimize treatment for each individual clone. This work demonstrates that, based on the fluorescence of GFP-expresssing cell lines, it is possible to examine noninvasively three critical, generic parameters of butyrate treatment: butyrate concentration, exposure time, and culture phase at the time of addition.

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Protéine fluorescente verte
vignette|Aequorea victoria. La protéine fluorescente verte (souvent abrégé GFP, de l'anglais « Green Fluorescent Protein ») est une protéine ayant la propriété d'émettre une fluorescence de couleur verte. Issue d'une méduse (Aequorea victoria), cette protéine est intrinsèquement fluorescente sous l'action d'une enzyme, l'aequoréine, une luciférase qui agit en présence de calcium. Son gène peut être fusionné in-vitro au gène d'une protéine que l'on souhaite étudier.
Sonde fluorescente
vignette|Utilisation de sondes fluorescentes pour être capable de visualiser des structures qui sont, en temps normal, invisibles de par leur taille. Cellules endothéliales vues au microscope. En bleu, noyaux marqués au DAPI. En vert, microtubules marqués par un anticorps couplé à un fluorochrome. En rouge, actine marquée à la phalloïdine. Une sonde fluorescente est une molécule fluorescente que l'on ajoute à un milieu (cellule ou monocouche, par exemple) pour mettre en évidence certaines zones et/ou pour étudier les propriétés physiques d'un milieu.
Clonage
Le clonage désigne principalement deux processus. C'est d'une part la multiplication naturelle ou artificielle à l'identique d'un être vivant, c'est-à-dire avec conservation exacte du même génome pour tous les descendants (les clones). C'est donc un synonyme de certaines formes de multiplication asexuée telles que le bouturage. C'est d'autre part la multiplication provoquée d'un fragment d'ADN par l'intermédiaire d'un micro-organisme.
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