Показан потенциал использования водорослей в производстве терапевтических белков человека.

Показан потенциал применения водорослей для изготовления терапевтических белков человека.

Фармацевтические компании могут намного уменьшить цену очень дорогих методов лечения рака и прочих болезней, вызываемых клетками бактерий или млекопитающих, путем выращивания данных терапевтических белков человека в водорослях — быстрорастущих клетках водных растений, которые не так давно привлекли интерес благодаря собственной способности делать биологическое топливо..

К такому выводу пришли результаты исследования, опубликованного на данной неделе в журнале «Биотехнология растений», целью которого считается определение производительные возможности семи самых разных терапевтических белков человека в Chlamydomonas reinhardtii, зеленые водоросли, широко применяемые в биологических лабораториях в качестве генетических модельных организмов, например муха Дрозофила и бактерии Кишечная палочка.

«Что нас удивило, так это то, что из семи подобранных генов 4-ре обеспечивали экспрессию белка на уровне, достаточном для коммерческого производства», — сказал Стивен Мэйфилд, доктор биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего, руководивший исследованием с участием ученых. с Исследовательским институтом Скриппса, биотопливной компанией Sapphire Energy из Сан-Диего, и ProtElix, компанией по разработке белков в Хейворде, Калифорния.

В собственной статье ученые сообщили, что все белки, которые получены из водорослей в их исследовании, показали биологическую активность, сравнимую с аналогичными белками, произведенными обычными коммерческими методами. И потому как клетки водорослей могут расти дешево и быстро, удваиваясь каждые 12 часов, они подчеркнули, что водоросли могут превысить существующие биологические системы для изготовления многих терапевтических белков человека..

«Сейчас терапевтические белки человека как правило производятся либо из бактерий, либо из культур клеток млекопитающих», — сказали они. «Комплексные белки млекопитающих и моноклональные антитела как правило продуцируются трансгенной культурой клеток млекопитающих, а белки, в основном, производятся легче, при помощи Кишечная палочка.”

«Из-за большой цены капитала и ресурсов, а еще трудности, свойственной культуре клеток млекопитающих, белки, продуцируемые культурой клеток млекопитающих, слишком дороги», — добавляют они. «Бактериальное производство в большинстве случаев намного экономичнее с точки зрения агентов, но бактерии часто неэффективны в производстве соответствующим образом непростых протеиновых комплексов, требующих процедур денатурации и ренатурации, что намного увеличивает стоимость производства бактериального белка».

Ученые объявили, что процент человеческих белков, правильно размещенных в трех измерениях, производимых в их культурах водорослей, вполне уместно сравнить с количеством, производимым в культурах клеток млекопитающих, и он значительно больше, чем тот, который изготавливается в бактериальных системах. А потому как водоросли генерируют энергию от солнечных лучей и имеют относительно обычные потребности в питании, они поговаривают, что стоимость их применения для коммерческого производства человеческого белка в больших масштабах должна быть ощутимо ниже, чем для культур клеток млекопитающих, которые требуют дорогих условий ферментации..

Для проведения исследования ученые подобрали семь белков, которые применялись или применяются в настоящее время в качестве типовых методов лечения заболевания, или которые сейчас проходят испытания на людях. Они включали человеческийоднажды в один раз ?1, который применяется для лечения рассеянного склероза и стоит пациентам от 1600 до 2000 долларов за ежемесячную поставку, человеческий эритропоэтин или ЭПО, который применяется для увеличения производства красных кровяных телец у пациентов, проходящих химиотерапию, и человеческий проинсулин, гормон. с многомиллиардным рынком, применяемым для лечения диабета типа 1. Следующими 2-мя белками были фактор роста эндотелия сосудов человека или VEGF, применяемый для лечения пациентов с эмфиземой легких, и белок группы B1 с высокой подвижностью (HMGB1), который активирует иммунные клетки. , и изучается его потенциал с целью улучшения других методов лечения рака. Другие два белка были доменами 10 и 14 фибронектина человека, которые исследуются на предмет их способности моделировать определенные типы антител..

Мэйфилд и его коллеги из Исследовательского института Скриппса показали 2 года назад, что они могут делать сыворотку амилоидного белка млекопитающих из водорослей, а в минувшем году они достигли успеха в производстве человеческих антител. Два этих белка обладали биологической активностью, подобной действительным белкам из клеток млекопитающих..

«Это было доказательством правильности концепции», — сказал Мэйфилд. «Он показал нам, что система работает — по этой причине мы можем делать непростые белки млекопитающих в водорослях. В следующем исследовании мы сказали: «Давайте возьмём семь самых разных терапевтических белков человека и посмотрим, сможем ли мы создать их в водорослях, и сообщить о хороших и скверных».

Ученые выявили, что в водорослях они могут продуцировать VEGF, HMGB1 и домен 14 фибронектина человека на уровнях, превышающих 1% от всего количества растворимых белков, уровня, достаточного для легкой чистки. Домен 10 фибронектина человека может также продуцироваться в водорослях на данных уровнях в комбинировании с белком M-SAA, который раньше применялся с целью увеличения накопления других белков. Исследования показали, что человеческийоднажды в один раз может вырабатываться водорослями, но исключительно на более невысоких уровнях, тогда как человеческий интерферон ?1 и ЭПО не происходят из водорослей..

«Наши результаты показывают, что водоросли являются хорошей платформой для изготовления терапевтических белков человека», — сказал Мэйфилд. «Хотя не каждый белок может быть выполнен в водорослях, огромная его часть может, как и в любой иной системе. Вы можете получить экспрессию около 25% в бактериях и от 40 до 50% в клетках млекопитающих, по этой причине мы находимся в такой же ситуации, что и прочие системы ».

По словам ученых, что делает водоросли особенно привлекательными для систем бактерий и млекопитающих, так это их способность делать белки дешево и в огромных масштабах. Если учесть, что водоросли сегодня также производятся по стоимости около 3 долларов за килограмм, по оценкам ученых, производство рекомбинантного белка будет стоить около 60 центов за грамм до чистки..

«Это приблизительно равно оценочной стоимости самой недорогой экспрессии белка в доступных сейчас системах и намного дешевле, чем культура клеток млекопитающих», — говорится в статье. «С ожидаемым улучшением возможностей экспрессии белка в водорослях и продолжающимся сокращением расходов на биомассу водорослей, которые связаны с серьезными усилиями по применению водорослей для изготовления биологического топлива, мы ожидаем как минимум десятикратного уменьшение расходов в течение следующих пару лет, что сделает водоросли самой недорогой доступной производственной платформой. белок. Это уменьшение расходов на ресурсы, в связке с возможностью быстрого производства в дешевых биореакторах, подразумевает, что водоросли могут стать экономически более выгодной платформой для изготовления терапевтических белков в дальнейшем ».

В некоторых, но связанных усилиях Мэйфилд и его коллеги применяют разные варианты водорослей, чтобы проанализировать способы создания возобновляемых видов топлива, которые могли бы быть конкурентоспособными по стоимости на бензин..

Другими экспериментаторами, участвовавшими в исследовании терапевтического белка, были: Бет Расала и Михал Джагер с UCSD; Мачико Муто с TSRI, Майк Мендес, Филип Ли, Роза Кардосо и Крейг Бенке с Sapphire Energy, а еще Питер Кирк и Роберто Крео с ProtElix.

По материалам Источник

Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.