A produção de proteínas biofarmacêutica em plantas é vantajoso porque as plantas são baratos a crescer, a plataforma pode ser aumentado apenas por crescimento mais plantas, e os agentes patogénicos humanos são incapazes de se replicar de 1,2. Estratégias de expressão transitória por exemplo com base na infiltração das folhas com Agrobacterium tumefaciens proporciona benefícios adicionais, porque o tempo entre o ponto de libertação de ADN e a entrega de um produto purificado é reduzida de anos a menos do que 2 meses 3. A expressão transiente é também utilizado para a análise funcional, por exemplo, para testar os genes para a sua capacidade para complementar os mutantes de perda de função ou para investigar interacções proteína 4-6. No entanto, os níveis de expressão transiente tendem a mostrar maior variação de lote para lote do que os níveis de expressão em plantas transgénicas 7-9. Isto reduz a probabilidade de que os processos de fabricação de produtos biofarmacêuticos com base na expressão transitória wivai ser aprovada no contexto de boas práticas de fabricação (BPF), pois a reprodutibilidade é um atributo essencial de qualidade e está sujeita a avaliação de risco 10. Essa variação também pode mascarar qualquer interação que os pesquisadores pretendem investigar. Por isso, nos propusemos a identificar os principais fatores que afetam os níveis de expressão transiente em plantas e para a construção de um modelo preditivo quantitativa de alta qualidade.
O (OFAT) abordagem de um fator-em-um-tempo é muitas vezes usado para caracterizar o impacto (efeito) de certos parâmetros (fatores) sobre o resultado (resposta) de um experimento 11. Mas isso é sub-ótima, pois os testes individuais (executado) no decurso do inquérito (experimento) serão alinhados como pérolas em um colar com a área potencial gerado por fatores que são testados (espaço de projeto). A cobertura do espaço de projeto e, portanto, o grau de informações derivadas da experiência ébaixo, como mostrado na Figura 1A 12. Além disso, as interdependências entre as diferentes factores (interacções do factor) pode permanecer oculto, resultando em modelos pobres e / ou a previsão de falsa óptimos, como mostrado na Figura 1B 13.
As desvantagens acima descritas podem ser evitados através da utilização de uma concepção de experiências (DOE) de aproximação na qual as pistas de uma experiência são dispersas mais uniformemente por todo o espaço de criação, o que significa que mais do que um factor é variada entre duas pistas 14. Há projetos especializados para misturas, fatores (fatoriais) ea quantificação dos impactos do fator sobre as respostas (métodos de superfície de resposta, RSM s) 15 de triagem. Além disso, RSMs pode ser realizado como projetos centro-composto, mas também pode ser conseguido, usando software especializado que pode aplicar diferentes critérios para a seleção de pistas. Por exemplo, o assim chamado D-optimalitcritério y irá selecionar corridas de modo a minimizar o erro nos coeficientes do modelo resultante, enquanto que o critério IV-optimality seleciona corridas que atingem o menor previsão de variação ao longo do espaço de design 15,16. O MSE descrito aqui permite a quantificação precisa da expressão da proteína transiente em plantas, mas que pode ser facilmente transferido para qualquer sistema envolvendo vários (~ 5-8) factores numéricos (por exemplo, temperatura, tempo, de concentração) e alguns (~ 2 - 4) fatores categóricas (por exemplo, promotor, cor), em que uma descrição mecanicista não está disponível ou demasiado complexas para modelar.
A abordagem DoE origem nas ciências agrícolas, mas se espalhou para outras áreas porque é transferível para qualquer situação em que é útil para reduzir o número de execuções necessárias para a obtenção de dados confiáveis e gerar modelos descritivos de processos complexos. Isto, por sua vez, levou-se à inclusão de corça no "Orientação paraIndústria, Q8 (R2) Pharmaceutical Development ", publicado pela Conferência Internacional de Harmonização dos Requisitos Técnicos para Registro de Produtos Farmacêuticos para Uso Humano (ICH) 17. DoE é agora amplamente utilizado na investigação científica e na indústria 18. Contudo, cuidados devem ser tomados durante o planejamento e execução do experimento, pois a seleção de um polinômio de grau impróprio para o modelo de regressão linear múltiplo (modelo básico) pode apresentar uma necessidade de corridas adicionais para modelar todos os efeitos do fator corretamente. Além disso, dados corrompidos ou perdidos gerar modelos incorretos e falho previsões, e pode até mesmo impedir qualquer tentativa de construção do modelo, conforme descrito nas seções de protocolo e discussão 18. Na seção de protocolo, que inicialmente irá definir as etapas de planejamento mais importantes para uma experiência baseada em RSM e, em seguida, explicar o design baseado no DoE DesignExpert v8.1 software. Mas projetos similares podem ser construídas com outros includi softwareng JMP, Modde e STATISTICA. Os procedimentos experimentais são seguidas por instruções para a análise de dados e avaliação.

Figura 1. Comparação de OFAT e DoE. Uma. Variação sequencial de um fator de cada vez (OFAT) em um experimento (círculos pretos, vermelhos e azuis) atinge uma baixa cobertura do espaço de projeto (regiões nascidos). Em contraste, a variação de mais do que um factor de cada vez utilizando o desenho de experiências de estratégia (DOE) (círculos verdes) aumenta a cobertura e, assim, a precisão dos modelos resultantes. B. A cobertura do espaço de projeto tendencioso significa que as experiências OFAT (círculos pretos) também pode deixar de identificar as regiões operacionais ótimas (vermelho) e prever soluções sub-ótimas (grande círculo preto), enquanto DoE estrategicamentees (estrelas negras) são mais propensos a identificar as condições preferíveis (grande estrela preta).