Poduction of human Interleukin-7 in insect cells and fabrication of microfluidic systems for high throughput cell screening

• Main Author: Mirzaei, Maryam
• Other Authors: David Juncker (Internal/Cosupervisor2)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2009
• Subjects: Biology - General
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=66846

Biotechnology is defined as the use of biological techniques to engineer or manufacture a product. Development and optimization of systems in biotechnology have witnessed extraordinary advances over the last few decades. It can be further enhanced through combination with micro/nanotechnology, enabling de vices miniaturization to the microscale that leads to a rapid and cost effective analysis using microfluidic systems. Microfluidic systems offer high parallelization and high throughput screening assays. This thesis aims to expand biotechnology in two main areas: (i) preparation of a suitable expression system for production of human Interleukin-7 (hIL-7) in insect cells, and (ii) fabrication of microfluidic systems for integration with biotechnology for high throughput cell screening assays using insect and yeast cells. Human IL-7 has multiple immune-enhancing properties, which make it an ideal candidate for immunotherapy in a variety of clinical situations. Currently, there is no convenient and cost effective method for producing hIL-7. We present the production of hIL-7 in insect cells for the first time. We used a baculovirus expression vector system (BEVS) and a non-lytic system to produce hIL-7 in insect cells. In addition, we investigated large scale production of hIL-7 using various bioreactors. The resulting insect cells produce hIL-7 at different rates. To select highly productive single cells, the presently existing methods are time consuming, labor intensive and have low throughput capacity. In addition, these methods need special equipment for operation, as well as large amounts of chemicals. In order to rapidly select cells that produce high amounts of hIL-7, we designed and fabricated a new microfluidic system based on a polyethylene glycol (PEG) microwell array and a track etched membrane. Using this system, single cells can be selected on the basis of their protein secretion rate after a few hours only wit === La biotechnologie est définie comme l'utilisation de techniques biologiques pour développer ou fabriquer un produit. Le développement et l'optimisation de systèmes dans la biotechnologie ont été témoins d'avances extraordinaires pendant les dernières dix années. Ils peuvent être davantage améliorés par la combinaison avec la micro/nanotechnology, qui nous permet de miniaturiser des artifices à la microéchelle qui cause une analyse rapide, efficace et à un bon prix en utilisant les systèmes microfluidiques. Les systèmes microfluidiques offrent une haute parallélisassion et un haut débit de criblage. Cette thèse a pour but de développer la biotechnologie dans deux régions principales : (i) la préparation d'un système d'expression convenable pour la production d'Interleukine-7 humaine (hIL-7) dans les cellules d'insectes et (ii) la fabrication de systèmes microfluidiques, intégrant la biotechnologie, pour le criblage à haut débit de cellules en utilisant des cellules de levure et d'insecte.L'IL-7 humaine a des propriétés activatrices du système immunitaire, qui le font un candidat idéal à l'immunothérapie dans une variété de cas cliniques. Actuellement, il n'y a aucune méthode convenable et peu coûteuse pour produire hIL-7Nous présentons la production de hIL-7 dans les cellules d'insectes pour la première fois. Nous avons utilisé un système de vecteurs d'expression baculovirus (BEVS) et un système non-lytique pour produire hIL-7 dans des cellules d'insectes. En plus nous avons enquêté la production grande échelle de hIL-7 en utilisant différents bioréacteurs.Les cellules d'insectes produites génèrent l'hIL-7 à différents taux. Les méthodes existantes pour choisir les cellules extrêmement productives sont très lentes avec une faible capacité de traitement en plus d'exiger de l'équipement spécifique pour l'opération, aussi bien que de grandes quantités de produits c