Препараты на основе рекомбинантных белков сегодня возглавляют списки самых востребованных лекарственных средств. К ним относятся препараты системы цитокинов, факторы свертывания крови, филграстимы, эритропоэтины, рекомбинантные вакцины и пр. Особое место среди них занимают моноклональные антитела, которые показывают высокую эффективность для терапии заболеваний, характеризующихся длительным прогрессирующим течением, например, онкологических, аутоиммунных, аллергических, сердечно-сосудистых. Моноклональные антитела также тестируются для борьбы с инфекционными болезнями, включая COVID-19.
Однако очень высокая стоимость этих лекарств делает их недоступными для большей части населения мира. Отчасти она связана с очень сложным технологическим процессом. Рекомбинантные белки производятся в лабораториях в культивируемых клетках бактерий, дрожжей и млекопитающих, например, клетках яичника китайского хомячка. При этом белки клеток-хозяев, которые высвобождаются из мертвых клеток и секретируются из жизнеспособных клеток, накапливаются во время культивирования клеточной культуры, что потенциально ухудшает качество продукта.
Последующая обработка и очистка составляет до 80% всех затрат на производство моноклонального антитела. К тому же, хотя концентрацию посторонних белков после нескольких стадий очистки удается снизить до приемлемого уровня, некоторые из них могут все же оставаться в конечном продукте, влияя на его качество и стабильность, а также вызвая иммуногенную реакцию или проявляя остаточную активность.
В рамках международного сотрудничества исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Технического университета Дании недавно продемонстрировали, что существенное сокращение содержания белков клеток-хозяев может быть достигнуто путем целевого редактирования генома.[1]
Ученые использовали вычислительную модель системной биологии, чтобы показать, что удаление нескольких таких белков может высвободить немалое количество энергии. Затем они идентифицировали 14 загрязняющих белков, которые особенно трудно удалить во время последующей очистки, и при помощи мультиплекса CRISPR-Cas9 разрушили кодирующие их гены. В результате им удалось удалить от 40% до 70% загрязняющих белков по массе и получить рекомбинантные белки более высокого качества при меньших затратах.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Stefan Kol, Daniel Ley, Tune Wulff, Marianne Decker, Johnny Arnsdorf, Sanne Schoffelen, Anders Holmgaard Hansen, Tanja Lyholm Jensen, Jahir M. Gutierrez, Austin W. T. Chiang, Helen O. Masson, Bernhard O. Palsson, Bjørn G. Voldborg, Lasse Ebdrup Pedersen, Helene Faustrup Kildegaard, Gyun Min Lee, Nathan E. Lewis. Multiplex secretome engineering enhances recombinant protein production and purity. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15866-w
