Proteiny jsou pracovním koněm biologických systémů, které usnadňují většinu biologických procesů v buňce, včetně genové exprese, buněčného růstu, proliferace, příjmu živin, mezibuněčné komunikace a apoptózy. Plán pro syntézu bílkovin je uložen v DNA, která slouží jako předloha pro vysoce regulované transkripční procesy, při nichž vzniká messengerová RNA (mRNA). Zpráva zakódovaná mRNA je poté přeložena do definovaných sekvencí aminokyselin, které tvoří protein. Bílkoviny jsou u všech organismů syntetizovány podobným dvoustupňovým procesem – DNA je nejprve přepsána do RNA a poté je RNA přeložena do bílkoviny.

Co jsou rekombinantní proteiny?

Rekombinantní proteiny jsou proteiny kódované rekombinantní DNA, která byla naklonována do expresního vektoru, který podporuje expresi genu a translaci messengerové RNA. Modifikace genu pomocí technologie rekombinantní DNA může vést k expresi mutantního proteinu. Rekombinantní protein je manipulovaná forma nativního proteinu, která se vytváří různými způsoby za účelem zvýšení produkce proteinů, modifikace genových sekvencí a výroby užitečných komerčních produktů.

Jak se vyrábějí rekombinantní proteiny?

Výroba rekombinantních proteinů začíná na genetické úrovni, kde se nejprve izoluje kódující sekvence pro protein, který vás zajímá, a naklonuje se do expresního plazmidového vektoru. Většina rekombinantních proteinů pro terapeutické použití pochází od lidí, ale jsou exprimovány v mikroorganismech, jako jsou bakterie, kvasinky nebo živočišné buňky v kultuře. Lidské geny jsou velmi složité a často obsahují nekódující sekvence DNA známé jako introny. Proto se často vytváří verze genu bez intronů převedením mRNA na cDNA. Protože cDNA postrádá regulační oblasti, expresní vektory poskytují promotor, vazebné místo pro ribozom a terminátorové sekvence. Výroba rekombinantních proteinů pro výzkumné účely se řídí především nákladovou efektivitou, jednoduchostí a rychlostí procesu ve spojení s dostatečnými výtěžky produktu. Proteiny koexprimované v bakteriích by neměly posttranslační modifikace, např. fosforylaci nebo glykosylaci; k tomu jsou zapotřebí eukaryotické expresní systémy.
Mnoho rekombinantních proteinů vyžaduje modifikace proteinů, jako je glykosylace, které jsou dostupné pouze v eukaryotických buňkách. Kvasinky, hmyzí buňky a systémy savčích buněčných kultur takové posttranslační modifikace nabízejí. V posledním desetiletí byly údajně vyvinuty účinné protokoly transientní transfekce. Pro transientní produkci proteinů se používají buněčné linie odvozené od HEK293. V současné době se většina rekombinantních terapeutických proteinů vyrábí v savčích buňkách, protože savčí buňky jsou schopny produkovat vysoce kvalitní proteiny podobné těm, které se vyskytují v přírodě. Kromě toho se mnoho schválených rekombinantních terapeutických proteinů vytváří v E.coli díky její dobře charakterizované genetice, rychlému růstu a vysoké výtěžnosti.

Biomedicínský výzkum k pochopení zdraví a nemoci

Rekombinantní proteiny jsou užitečným nástrojem k pochopení interakcí mezi proteiny. Interakce proteinů jsou zásadně charakterizovány jako stabilní nebo přechodné a hrají důležitou roli v buněčných procesech. V poslední době se staly populárními RP mikročipy pro zkoumání protein-proteinových interakcí. Při tomto přístupu vědci osadí podložní sklíčko mnoha imobilizovanými proteiny, které následně ošetří různými molekulami a zkoumají, jak spolu tyto dvě látky interagují. Pomocí tohoto systému vědci studovali interakce proteinů s jinými proteiny nebo peptidy, enzymy, malými molekulami, lipidy a nukleovými kyselinami. To umožňuje mnohem vyšší výkonnost, pokud jde o studium interakcí mezi proteiny.
Rekombinantní proteiny se osvědčily v několika laboratorních technikách, jako je ELISA, western blot a imunohistochemie (IHC). Rekombinantní proteiny se používají k vývoji enzymatických testů. Při použití ve spojení s odpovídajícím párem protilátek lze rekombinantní proteiny použít jako standardy v ELISA a jako pozitivní kontroly ve western blotu a IHC. Rekombinantní proteiny slouží jako cenné nástroje pro zkoumání buněčné reakce na stres a onemocnění. Rekombinantní proteiny a peptidy podávané zvířecím modelům onemocnění pomáhají výzkumníkům při identifikaci nových potenciálních kandidátů na léčbu.

Rekombinantní proteiny pro bioterapeutika

Většina lidských onemocnění je systémově nebo částečně spojena s dysfunkcí specifických proteinů. Terapeutické proteiny poskytují důležitou terapii pro celou řadu onemocnění, jako je diabetes, rakovina, infekční onemocnění, hemofilie a anémie. Mezi běžné terapeutické proteiny patří protilátky, Fc fúzní proteiny, hormony, interleukiny, enzymy a antikoagulancia. Klíčovou roli na trhu s terapeutickými léčivy hrají lidské proteiny získané pomocí genového inženýrství. Jednou z mnoha RP vakcín schválených FDA je vakcína proti hepatitidě B, která slouží k prevenci infekce způsobené všemi známými podtypy viru hepatitidy B.
Prvním rekombinantním proteinem použitým v léčbě byl v roce 1982 rekombinantní lidský inzulin a od té doby se odvětví RP rychle rozvíjí. K dnešnímu dni bylo americkým úřadem FDA schváleno pro klinické použití více než 130 RP. Na celém světě se však vyrábí a v medicíně používá více než 170 RP. Rekombinantní lidský inzulin byl velmi raným příkladem využití biotechnologie při vývoji léčiv. Rekombinantní proteiny jsou účinné léky, které jsou bezpečné z hlediska vedlejších účinků mimo cíl a jejichž vývoj trvá kratší dobu než vývoj malých molekul. Všechny velké farmaceutické společnosti nyní vyvíjejí RP jako léky, a proto se jedná o odvětví v hodnotě několika miliard dolarů.
Rekombinantní proteiny používané v klinice zahrnují rekombinantní hormony, interferony, interleukiny, růstové faktory, faktory nádorové nekrózy, faktory krevní srážlivosti, trombolytické léky a enzymy pro léčbu závažných onemocnění, jako je diabetes, zakrslost, infarkt myokardu, městnavé srdeční selhání, mozková apoplexie, roztroušená skleróza, neutropenie, trombocytopenie, anémie, hepatitida, revmatoidní artritida, astma, Crohnova choroba a terapie rakoviny. Společnost Enzo nabízí širokou škálu rekombinantních a nativních proteinů pro nejrůznější oblasti výzkumu, které jsou podloženy četnými citacemi v odborných recenzích. Naše proteiny jsou validovány ve specifických funkčních testech a jsou vyráběny v nejvyšší přísné kvalitě.

Rekombinantní proteiny se používají při výrobě potravin, v zemědělství a v bioinženýrství. Například v chovatelství lze enzymy přidávat do krmiv pro zvířata, aby se zvýšila nutriční hodnota krmných složek, snížily se náklady na krmiva a nakládání s odpady, podpořilo se zdraví střev zvířat, zvýšila se užitkovost zvířat a zlepšilo se životní prostředí. Kromě toho se bakterie mléčného kvašení (LAB) již dlouhou dobu používají k výrobě fermentovaných potravin. V poslední době byly LAB upraveny pro expresi rekombinantních proteinů, které budou mít širokou škálu využití, například pro zlepšení trávení a výživy lidí/zvířat.
Pokroky v oblasti biotechnologie zvýšily a usnadnily produkci rekombinantních proteinů pro různé aplikace. Význam RP rychle vzrostl pro základní výzkum v oblasti věd o živé přírodě, diagnostická činidla a terapeutické léky. Jejich úloha v biotechnologii je nezastupitelná. Těšíme se také na další pokrok v léčbě různých onemocnění pomocí rekombinantních proteinů. Katalog široce citovaných a důkladně validovaných nativních a rekombinantních proteinů společnosti Enzo pomůže tento výzkum urychlit. Naše desítky let zkušeností s návrhem a výrobou aktivních enzymů a souprav pro objevování léčiv nabízí nástroje pro screening inhibitorů specifických enzymů a identifikaci potenciálního terapeutického cíle. Pro další pomoc se obraťte na náš tým technické podpory.