Aspergillus oryzae to ważny mikroorganizm w japońskim przemyśle spożywczym, który był używany przez ponad 1000 lat do produkcji fermentowanej żywności, takiej jak sake (wino ryżowe), shoyu (sos sojowy) i miso (pasta sojowa)1,2. Ma zdolność wydzielania dużej ilości białek, takich jak proteazy i amylazy3. Dostępne są również informacje o sekwencji genomu A. oryzae4. Co więcej, dla tego grzyba opracowano potężne i praktycznie użyteczne techniki inżynierii genetycznej5,6,7,8,9,10. Korzystne transformanty zostały wykorzystane jako gospodarze do produkcji wydzielniczej białek heterologicznych11,12,13,14.
Elektroporacja, transformacja za pośrednictwem Agrobacterium i transformacja protoplastów za pośrednictwem glikolu polietylenowego (PEG) to techniki używane do wprowadzania heterologicznych genów do A. oryzae15,16,17. Metoda transformacji protoplastów za pośrednictwem PEG jest szeroko stosowana od czasu, gdy po raz pierwszy opisano ją dla Neurospora crassa w 1979 roku18. W tej metodzie protoplasty są przygotowywane i mieszane z PEG i genem heterologicznym, który ma zostać wprowadzony do komórek. Ściany protoplastów są upośledzone enzymatycznie, co sprawia, że komórki są podatne na stres fizyczny i zmiany ciśnienia osmotycznego19,20. Konwencjonalna metoda przesiewowa stosowana w wydzielniczej produkcji białek heterologicznych obejmuje trzy etapy: nabycie dodatnich transformantów (na miękkiej płytce agarowej), selekcję prawdziwych i fałszywych transformantów (na płytce agarowej) oraz ocenę produkcji wydzielniczej białek heterologicznych (w płynnej hodowli); każdy z tych kroków trwa siedem dni (Rysunek 1). Tak więc konwencjonalna metoda zwykle wymaga około trzech tygodni.
Czas potrzebny na badanie przesiewowe przekształconych komórek A. oryzae jest znacznie dłuższy niż ten wymagany dla innych mikroorganizmów powszechnie stosowanych w badaniach biotechnologicznych, co czyni proces bardziej uciążliwym. Na przykład, gdy używa się Escherichia coli jako gospodarza, potrzeba około dwóch dni od wprowadzenia DNA do potwierdzenia jego działania21.
Aby obejść ograniczenia związane z użyciem A. oryzae, jak wspomniano powyżej, wprowadzono nową metodę bezpośredniego badania przesiewowego za pomocą płynów (DLC), która umożliwia szybsze i prostsze badanie przesiewowe w celu oceny produkcji wydzielniczej białek heterologicznych (Rysunek 1). W metodzie DLC stosuje się mutanta auksotroficznego urydyny i płynną pożywkę bogatą w składniki odżywcze. Stosując tę metodę, etap badania przesiewowego można zakończyć w ciągu sześciu dni po wprowadzeniu DNA do protoplastów w formie kolby o pojemności 200 ml lub w ciągu 10 dni w formacie mikropłytki 24-dołkowej. Ponadto w tej metodzie nie jest potrzebne czasochłonne i pracochłonne przygotowanie podłoża z płytek agarowych. Stosowanie nowo opisanej metody ma ogromną zaletę, zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że metoda konwencjonalna wymaga dwóch różnych pożywek: miękkiej płytki agarowej do pozyskiwania dodatnich transformantów, która wymaga starannego obchodzenia się i kontroli temperatury, oraz stałej płytki agarowej do wyboru prawdziwych transformantów.

Rysunek 1: Schemat transformacji protoplastów grzyba nitkowatego Aspergillus oryzae za pośrednictwem glikolu polietylenowego (PEG).
(Górny panel) Konwencjonalna metoda przesiewowa. (Dolny panel) Metoda bezpośredniego badania przesiewowego z hodowlą płynów (DLC). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.