Connect with us

Znanost

Biotehnologija

Prikazan potencijal za korištenje algi u proizvodnji ljudskih terapeutskih proteina

Farmaceutske bi tvrtke mogle značajno smanjiti troškove skupih tretmana za rak i druge bolesti proizvedenih iz bakterijskih ili stanica sisavaca uzgajajući te ljudske terapeutske proteine u algama – brzo rastućim vodenim biljnim stanicama koje su nedavno dobile pozornost zbog svoje sposobnosti proizvodnje biogoriva.
 

To je zaključak studije objavljene ovoga tjedna u časopisu Plant Biotechnology, koji je u potrazi za utvrđivanjem bi li sedam različitih ljudskih terapeutskih proteina moglo biti proizvedeno u Chlamydomonas reinhardtii, zelenoj algi široko korištenoj u biološkim laboratorijima kao genetski modelni organizam, poput mušice Drosophile i bakterije E. coli.

“Ono što nas je iznenadilo je da su od sedam odabranih gena, četiri dala ekspresiju proteina na razinama dovoljnim za komercijalnu proizvodnju”, rekao je Stephen Mayfield, profesor biologije na University of California, San Diego, koji je vodio studiju u koju su uključeni znanstvenici sa Scripps Research Institute, kompanije za proizvodnju biogoriva iz San Diega Sapphire Energy i ProtElix, kompanije za inženjering proteina u Haywardu, California.

Znanstvenici su u svojem radu izvijestili da su svi proteini proizvedeni u algama u njihovoj studiji pokazali biološku aktivnost usporednu s istim proteinima proizvedenim tradicionalnim komercijalnim tehnikama. A budući da stanice algi mogu rasti jeftino i brzo, udvostručujući se svakih 12 sati, istaknuli su kako alge mogu biti superiornije trenutnim biološkim sustavima za proizvodnju mnogih ljudskih terapijskih proteina.



“Trenutno se ljudski terapeutski proteini uglavnom proizvode ili iz bakterija ili iz kultura stanica sisavaca”, rekli su. “Kompleksni proteini sisavaca i monoklonalna protutijela su u prvom redu proizvedeni transgeničnom kulturom stanica sisavaca, a proteini su uglavnom proizvedeni jednostavnije, putem E. coli.”

“Zbog visokih troškova kapitala i sredstava, i svojstvene složenosti stanične kulture sisavaca, proteini prozvedeni putem stanične kulture sisavaca veoma su skupi”, nadodaju. “Bakterijska proizvodnja je općenito ekonomičnija što se tiče sredstava, ali bakterije su često neučinkovite u proizvodnji pravilno složenih proteinskih kompleksa, zahtijevajući postupke denaturacije i renaturacije, što značajno podiže troškove bakterijskoj proizvodnji proteina.”

Znanstvenici su rekli da se postotak ljudskih proteina koji su se pravilno složili u tri dimenzije, proizvedenih u njihovim kulturama algi, može usporediti s iznosom proizvedenim u staničnim kulturuma sisavaca, i mnogo je viši nego da su proizvedeni u bakterijskim sustavima. I zato što alge generiraju energiju iz sunca i imaju relativno jednostavne hranidbene potrebe, kažu da bi troškovi za njihovo korištenje za komercijalnu proizvodnju ljudskih proteina u velikim razmjerima trebali biti mnogo niži nego za kulture stanica sisavaca, koje zahtijevaju skupe fermentacijske uvjete.

Da bi proveli svoju studiju, znanstvenici su odabrali sedam proteina koji su bili ili su trenutno korišteni kao standardni tretmani za liječenje bolesti, ili koji upravo prolaze kroz ljudska klinička ispitivanja. Uključili su ljudski interferon β1, koji se koristi za liječenje multiple skleroze i košta pacijente od 1,600$ do 2,000$ za mjesečnu opskrbu, ljudski eritropoetin ili EPO, koji se koristi za povećanje proizvodnje crvenih krvnih zrnaca u bolesnika koji prolaze kemoterapije te ljudski proinzulin, hormon s multi-milijardnim tržištem, korišten za liječenje dijabetesa tipa 1. Dva sljedeća proteina bili su ljudski vaskularni endotelni faktor rasta ili VEGF – koristi se za liječenje pacijenata oboljelih od plućnog emfizema, i protein skupine visoke mobilnosti B1 (HMGB1), koji aktivira imunološke stanice, te se istražuje zbog svog potencijala poboljšavanja drugih terapija protiv raka. Preostala dva proteina bili su domene 10 i 14 ljudskog fibronektina, koji se istražuju zbog svoje sposobnosti da oponašaju određene vrste antitijela.

Mayfield i njegovi kolege sa Scripps Research Institute prije dvije su godine pokazali da bi mogli proizvoditi serum amiloidnog proteina sisavaca iz algi, a prošle su godine postigli uspjeh u proizvodnji ljudskih antitijela. Oba ova proteina imala su biološke aktivnosti slične stvarnim proteinima iz stanica sisavaca.

“To je bio dokaz koncepta”, rekao je Mayfield. “To nam je pokazalo da sustav radi – da bismo mogli proizvoditi složene proteine sisavaca u algama. U sljedećoj smo studiji rekli: Idemo uzeti sedam različitih ljudskih terapeutskih proteina i vidjeti možemo li ih stvoriti u algama, te izvjestiti dobro i loše.`”

Znanstvenici su otkrili da su u algama sposobni proizvesti VEGF, HMGB1 i domenu 14 ljudskog fibronektina na razinama iznad 1 % od ukupnih topivih proteina, razini dostatnoj za lako pročišćavanje. Domena 10 ljudskog fibronektina bi također mogla biti proizvedena u algama na tim razinama kada se spoji na protein M-SAA, koji su prethodno koristili za povećanje akumulacije drugih proteina. Ljudski proinzulin bi mogle proizvoditi alge, ali samo na nižim razinama, pokazalo je istraživanje, dok ljudski interferon β1 i EPO nisu dobiveni iz algi.

“Ono što naši rezultati pokazuju jest da su alge robusne platforme za proizvodnju ljudskih terapeutskih proteina”, rekao je Mayfield. “Dok svaki protein ne može biti proizveden u algama, dobar dio može, baš kao u svakom drugom sustavu. Možete dobiti ekspresiju od oko 25 % u bakterijama, i oko 40 do 50 % u stanicama sisavaca, tako da smo u istoj situaciji kao što su i ovi drugi sustavi.”

Ono što čini alge posebno atraktivnim u odnosu na bakterijske i sustave sisavaca, kažu znanstvenici, njihova je sposobnost da proizvode proteine jeftino i u vrlo velikim razmjerima. Uz alge koje se trenutno proizvode za oko 3$ po kilogramu, znanstvenici procjenjuju da bi izrada rekombinantnih proteina stajala oko 60 centi po gramu prije pročišćavanja.

“To je otprilike jednako procjenjenom trošku najjeftinije ekspresije proteina u sustavima koji su trenutno na raspolaganju, i znatno jeftinije od stanične kulture sisavaca”, rekli su u svom radu. “S očekivanim poboljšanjima u mogućnostima ekspresije proteina u algama, i nastavljanju smanjenja troškova biomase algi povezanih s velikim naporima za korištenje algi za proizvodnju biogoriva, mi predviđamo barem deset puta smanjene troškove tijekom sljedećih nekoliko godina, što bi trebalo učiniti alge najjeftinijom dostupnom platformom za proizvodnju proteina. Ovo smanjenje troškova sredstava, zajedno sa sposobnošću brze proizvodnje u jeftinim bioreaktorima, sugerira da bi alge mogle postati ekonomski superiorna platforma za proizvodnju terapeutskih proteina u budućnosti.”

U odvojenim, ali povezanim nastojanjima, Mayfield i njegovi kolege koriste razne vrste algi da bi istražili načine stvaranja obnovljivih izvora goriva koja bi eventualno mogla biti konkurentna cijeni benzina.

Ostali istraživači uključeni u studiju terapeutskih proteina bili su: Bet Rasala i Michal Jager sa UCSD; Machiko Muto sa TSRI, Mike Mendez, Philip Lee, Rosa Cardoso i Craig Behnke sa Sapphire Energy, i Peter Kirk i Roberto Creo s ProtElixa.

Izvor: sciencedaily.com

 

Tražili ste na googlu:

proizvodnja algi, terapeutski proteini su

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Biotehnologija

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh