Przełomowa metoda produkcji białek07.08.2009

autor: lek. Sebastian Woźniak
Zakład Immunologii Nowotworów WCO w Poznaniu, Oddział Chemioterapii WCO w Poznaniu
słowa kluczowe: biotechnologia, białko

Firma Dnano opracowała nowa metodę wytwarzania białek bez korzystania z żywych komórek. W chwili obecnej, by wyprodukować np. przeciwciało monoklonalne, mające zastosowanie w terapii nowotworów należało zaprojektować odpowiednie sekwencje DNA kodujące łańcuchy lekkie i ciężkie wchodzące w skład tego przeciwciała. Następnie umieścić te sekwencje w określonym wektorze (plazmidzie lub wirusie), by za jego pomocą wprowadzić te geny do wnętrza komórek. Tam wprowadzone DNA musiało zintegrować się z materiałem genetycznym znajdującym się w jądrze komórki. Selekcjonowano klony komórek, w których ten proces nastąpił, a same komórki były namnażane w coraz większych bioreaktorach zawierających pożywkę i niezbędne im czynniki wzrostu. Po pewnym czasie wszystkie komórki z bioreaktora były rozbijane, by w wielu powolnych procesach oczyszczania wyizolować pożądane przeciwciała. W przypadku, gdy komórki wydzielały przeciwciało do pożywki, te same procesy oczyszczania stosowano tylko dla niej.
Firma Dnano postanowiła zrezygnować z kosztownych maszyn, ton drogich pożywek i tygodni hodowania komórek. Opracowano żel zbudowany bezpośrednio z DNA. Plazmidy zawierające sekwencje wymaganych białek również są zbudowane z DNA, wiec bez specjalnych zabiegów łączą się z sekwencjami w tzw. P-żelu (P-gel, ang. protein-producing gel, żel produkujący białka). P-gel jest uformowany w płytki o powierzchni 1 mm kwadratowego i grubości 20 mikrometrów (µm). Plazmidy są wewnątrz bardzo gęsto upakowane i chronione przed degradacją. Żel zawierający kilkaset małych płytek jest umieszczany w roztworze zawierającym niezbędne dla produkcji białka rybosomy (wyizolowane z żywych komórek) i aminokwasy. Ponieważ plazmidy leżą tuz obok siebie, enzymy biorące udział w transkrypcji działają w sposób szybki i ciągły. Pozwala to uzyskać białka w ilościach 300 razy większych niż obecnie stosowane metody oparte na hodowli komórek. Ponadto sposób jest znacznie tańszy i szybszy (wyprodukowanie jednej partii białka zajmuje 1 dzień), a gotowy produkt nie musi być oczyszczany z resztek komórkowych. Sprawę załatwia prosta chromatografia. P-gel może być używany wielokrotnie. Obecnie z 1 ml mieszaniny reakcyjnej można uzyskać 15-50 mg białka, ale całkowita zdolność produkcyjna jest już mierzona w kilogramach.
Współzałożyciele Dnano – dr Alan Biloski i dr Dan Luo nie mają jednak zamiaru konkurować z innymi firmami produkując już istniejące białka swoją metodą. Metoda ta pozwala produkować białka, które ze względu na swoja wielkość lub toksyczne działanie na komórkę nie mogą być produkowane w tradycyjny sposób. Ponadto w planach jest produkcja białek terapeutycznych, biomarkerów, białek docelowych używanych w badaniu nowych leków, w szczególności na potrzeby firm farmaceutycznych i biotechnologicznych.

Źródło:

  1. Genetic Engineering & Biotechnology News, June 15, 2009, p.10-12.

ISSN 1689-7730