Rekombinantní proteiny ze zelené řasy

Produkce rekombinantních proteinů přinesla do farmacie velký průlom. Geneticky modifikované bakterie, kvasinky nebo savčí buňky se staly zdrojem mnoha proteinů s funkcí hormonů, enzymů či protilátek. Jedním z hlavních limitujících faktorů je cena rekombinantních proteinů. Fermentory a jejich technické zajištění jsou náročné jak na počáteční investice, tak i na provozní náklady.

Bakterie obvykle produkují proteiny s nižšími náklady, protože nevyžadují tak komplexní média. Na druhé straně ale nemají komplexnější proteiny produkované prokaryontními organismy v důsledku neadekvátní posttranslační modifikace dostatečnou biologickou účinnost. Pro dosažení správné prostorové struktury je někdy nutno proteiny produkované bakteriemi denaturovat a následně renaturovat. To s sebou nese další náklady.

Studie týmu amerických biotechnologů pod vedením Stephena Mayfielda z University of California v San Diegu naznačuje, že daleko levnější a technicky méně náročnou produkci lidských rekombinantních proteinů lze zajistit pěstováním zelené sladkovodní řasy Chlamydomonas reinhardtii. Ta se hojně používá v laboratořích jako modelový organismus.

Ze sedmi lidských genů vnesených do genomu řasy metodami genového inženýrství dosáhly hned čtyři takové úrovně exprese, jež zajistí úspěšnou komerční produkci. Neméně důležitý byl podíl molekul proteinů s adekvátním prostorovým spořádáním, jenž nijak nezaostával za produkcí geneticky modifikovaných savčích buněk a ve srovnání s geneticky modifikovanými bakteriemi byl výrazně lepší.

Náklady na produkci byly nízké díky tomu, že si řasa sama vyrábí energii fotosyntézou a nároky na živiny jsou ve srovnání se savčími buňkami, a dokonce i bakteriemi výrazně nižší.

Ve studii publikované v Plant Biotechnology Journal vědci zkoušeli vyrábět pomocí zelené řasy interferon ß1 využívaný k léčbě roztroušené sklerózy, erytropoetin využívaný k posílení krvetvorby po chemoterapii, proinzulin nutný pro léčbu diabetu 1. typu, vaskulární endotelový růstový faktor užívaný k léčbě pulmonálního emfyzému a high mobility group protein 1, jenž aktivuje imunitní systém a testuje se jako podpůrná léčba nádorových onemocnění.

Zbývající dva proteiny byly vybrané domény molekuly fibronektinu schopné působit v organismu jako určitý typ protilátek.

Už dříve dokázal Mayfieldův tým, že produkce savčích proteinů zelenými řasami je principiálně možná. Tentokrát šlo o ověření produkce, která by byla zajímavá i po ekonomické stránce. Řasy selhaly jen v případě proinzulinu, který produkovaly ve stopových množstvích a v případě interferonu ß1 a erytropoetinu, jejichž exprese nebyla u geneticky modifikované řasy vůbec prokázána.

Zbývající proteiny byly řasou proakdukovány v koncentraci, jež umožňovala poměrně snadnou izolaci v čistém stavu. U geneticky modifikovaných bakterií se obvykle daří zajistit expresi čtvrtiny vnesených genů. U savčích buněk dosahuje úspěšnost 40 až 50 procent. Řasa je tedy i v tomto ohledu ve srovnání s jinými systémy produkce rekombinantních proteinů plně konkurenceschopná. Náklady na produkci kilogramu biomasy z řasy se pohybují kolem tří dolarů.

To znamená, že výrobní náklady na produkci gramu lidského rekombinantního proteinu před jeho vyčištěním by se pohybovaly kolem 60 centů. To je výrazně nižší cena, než za jakou se produkují lidské proteiny pomocí geneticky modifikovaných savčích buněk. Biotechnologové přitom ještě zdaleka neřekli poslední slovo a vidí řadu dalších možností pro zefektivnění, a tudíž i zlevnění celého produkčního systému založeného na řase Chlamydomonas reinhardtii.

Zdroj: Medical Tribune