کشت با تراکم سلولی بالای هموفیلوس پاراسوئیس (Haemophilus parasuis)، عامل بیماری گلاسر در خوک، بهویژه سروتیپ ۱۲ که شایع و بیماریزاست، برای تولید مقرونبهصرفه واکسن اهمیت حیاتی دارد، اما بازده پایین سلولی در محیطهای کشت متداول آن را محدود کرده است.
پژوهشگران آزمایشگاه کلیدی زیستشناسی مصنوعی مغولستان داخلی در دانشگاه صنعتی مغولستان داخلی، با همکاری شرکت داروسازی زیستی جینیو باؤلینگ (Jinyu Baoling) چین، یک راهبرد تخمیر پربازده را بر پایه بهینهسازی ترکیبی «شبکه عصبی مصنوعی ـ الگوریتم ژنتیک» (ANN-GA) برای رفع این محدودیتهای تغذیهای ارائه کردند.
محیط کشتی که با روش سطح پاسخ (RSM) بههمراه ANN-GA بهینه شد و «ZP» نام گرفت، در مقیاسافزایی در بیوراکتور ۱۴ لیتری به تراکم سلول زنده ۱٫۱ × ۱۰ به توان ۱۰ واحد تشکیل کلنی (CFU) در هر میلیلیتر رسید؛ عملکردی بهمراتب بهتر از محیط سنتی TSB، در حالی که هزینه تولید حدود ۶۴ درصد کاهش یافت.
برای روشن شدن سازوکار زیستی این رشد کارآمدتر، ترانسکریپتوم باکتری در دو محیط ZP و TSB مقایسه شد. در محیط بهینه، هموفیلوس پاراسوئیس سروتیپ ۱۲ بازآرایی متابولیک مشخصی نشان داد: بیان سامانههای پرهزینه انتقال اسیدهای آمینه و بیوسنتز آمینواسیل-tRNA بهطور معنیداری کاهش و بیان مسیرهای متابولیسم مرکزی کربن (گلیکولیز و چرخه TCA) و متابولیسم قندهای نوکلئوتیدی افزایش یافت.
به گفته پژوهشگران، این تغییر رونویسی نشان میدهد تعادل بهینه مواد مغذی به باکتری اجازه میدهد از حالت «لاشخوری» (scavenging) به حالت بیوسنتزی کارآمدتر برود و بیشترین زیستتوده را بدون کاهش اثربخشی واکسن تولید کند؛ اثربخشی واکسن در مدل چالش موش با ۹۰ درصد بقا حفظ شد. این یافته راه را برای طراحی منطقی محیطهای کشت صنعتی هموفیلوس پاراسوئیس و تولید مقرونبهصرفه واکسن هموار میکند.