Proteiner er arbejdshesten i biologiske systemer, der letter de fleste biologiske processer i en celle, herunder genekspression, cellevækst, proliferation, næringsstofoptagelse, intercellulær kommunikation og apoptose. Blåtryk for proteinsyntesen er gemt i DNA, som tjener som skabelon for stærkt regulerede transkriptionsprocesser til fremstilling af messenger RNA (mRNA). Det budskab, der er kodet af mRNA, oversættes derefter til definerede sekvenser af aminosyrer, der danner et protein. Proteiner syntetiseres i en lignende totrinsproces i alle organismer – DNA transskriberes først til RNA, hvorefter RNA oversættes til protein.

Hvad er rekombinante proteiner?

Rekombinante proteiner er proteiner, der er kodet af rekombinant DNA, som er blevet klonet i en ekspressionsvektor, der understøtter ekspression af genet og oversættelse af messenger-RNA. Modifikation af genet ved hjælp af rekombinant DNA-teknologi kan føre til ekspression af et mutantprotein. Rekombinantprotein er en manipuleret form af oprindeligt protein, som genereres på forskellige måder med henblik på at øge produktionen af proteiner, ændre gensekvenser og fremstille nyttige kommercielle produkter.

Hvordan fremstilles rekombinante proteiner?

Produktionen af rekombinante proteiner begynder på det genetiske niveau, hvor kodningssekvensen for det ønskede protein først isoleres og klones ind i en ekspressionsplasmidvektor. De fleste rekombinante proteiner til terapeutisk brug stammer fra mennesker, men udtrykkes i mikroorganismer som f.eks. bakterier, gær eller dyreceller i kultur. Menneskelige gener er meget komplekse og indeholder ofte ikke-kodende DNA-sekvenser, såkaldte introner. Derfor fremstilles der ofte en intronfri version af genet ved at omdanne mRNA’et til cDNA. Da cDNA’et mangler regulatoriske regioner, indeholder ekspressionsvektorerne promotor-, ribosombindingssted- og terminatorsekvenser. Rekombinant proteinproduktion til forskningsformål er hovedsagelig drevet af processens omkostningseffektivitet, enkelhed og hurtighed sammenholdt med et passende udbytte af produktet. Proteiner, der medeksprimeres i bakterier, vil ikke have posttranslationelle modifikationer, f.eks. fosforylering eller glykosylering; det er nødvendigt med eukaryote ekspressionssystemer til dette formål.
Mange rekombinante proteiner kræver proteinmodifikationer, f.eks. glykosylering, som kun er tilgængelige i eukaryote celler. Gær, insektceller og pattedyrscellekulturer tilbyder sådanne posttranslationsmodifikationer. I løbet af det seneste årti er der efter sigende blevet udviklet effektive transiente transfektionsprotokoller. HEK293-afledte cellelinjer anvendes til transient produktion af proteiner. I øjeblikket produceres de fleste rekombinante terapeutiske proteiner i pattedyrceller, fordi pattedyrceller er i stand til at producere proteiner af høj kvalitet, der ligner de naturligt forekommende proteiner. Desuden fremstilles mange godkendte rekombinante terapeutiske proteiner i E.coli på grund af dens velkarakteriserede genetik, hurtige vækst og høje udbytte ved produktion.

Biomedicinsk forskning for at forstå sundhed og sygdom

Rekombinante proteiner er nyttige redskaber til at forstå protein-protein-interaktioner. Proteininteraktioner er grundlæggende karakteriseret som stabile eller forbigående og spiller en vigtig rolle i cellulære processer. For nylig er RP-mikroarrays til undersøgelse af protein-protein-interaktioner blevet populære. I forbindelse med denne metode udsåede forskerne et objektglas med mange immobiliserede proteiner, som de derefter behandlede med en række forskellige molekyler for at undersøge, hvordan de to stoffer interagerer med hinanden. Ved hjælp af dette system har forskerne undersøgt proteininteraktioner med andre proteiner eller peptider, enzymer, små molekyler, lipider og nukleinsyrer. Dette giver mulighed for langt højere gennemløb, når det drejer sig om at studere protein-protein-interaktioner.
Rekombinante proteiner har vist sig at være effektive i flere laboratorieteknikker, f.eks. ELISA, Western Blot og immunohistokemi (IHC). Rekombinante proteiner anvendes til at udvikle enzymatiske analyser. Når de anvendes sammen med et matchet antistofpar, kan rekombinante proteiner anvendes som standarder i ELISA og som positive kontroller i western blots og IHC. Rekombinante proteiner er værdifulde redskaber til undersøgelse af cellers reaktion på stress og sygdomssituationer. Rekombinante proteiner og peptider, der administreres til dyremodeller af sygdomme, hjælper forskerne med at identificere nye potentielle terapeutiske kandidater.

Rekombinante proteiner til bioterapeutiske formål

De fleste menneskelige sygdomme er systemisk eller delvist relateret til dysfunktion af specifikke proteiner. Terapeutiske proteiner udgør vigtige terapier for en række sygdomme som f.eks. diabetes, kræft, infektionssygdomme, hæmofili og anæmi. Almindelige terapeutiske proteiner omfatter antistoffer, Fc-fusionsproteiner, hormoner, interleukiner, enzymer og antikoagulanter. Menneskelige proteiner, der er fremstillet ved hjælp af genteknologi, spiller en central rolle på markedet for terapeutiske lægemidler. En af de mange RP-vacciner, der er godkendt af FDA, er Hepatitis B-vaccinen til forebyggelse af infektion forårsaget af alle kendte undertyper af Hepatitis B-virus.
Det første rekombinante protein, der blev anvendt til behandling, var rekombinant humant insulin i 1982, og RP-industrien er vokset hurtigt siden da. Til dato er mere end 130 RP’er blevet godkendt af den amerikanske FDA til klinisk brug. Der produceres og anvendes dog mere end 170 RP’er i medicin på verdensplan. Rekombinant humant insulin var et meget tidligt eksempel på brugen af bioteknologi i forbindelse med lægemiddeludvikling. Rekombinante proteiner er potente lægemidler, der er sikre mod bivirkninger uden for målgruppen, og som tager kortere tid at udvikle end små molekyler. Alle Big Pharma udvikler nu RP som lægemidler, og det er således en multimilliardindustri.
Rekombinante proteiner, der anvendes i klinikken, omfatter rekombinante hormoner, interferoner, interleukiner, vækstfaktorer, tumornekrosefaktorer, blodkoagulationsfaktorer, trombolytiske lægemidler og enzymer til behandling af større sygdomme som f.eks. diabetes, dværgvækst, myokardieinfarkt, kongestiv hjertesvigt, hjerneblødning, multipel sklerose, neutropeni, trombocytopeni, anæmi, hepatitis, reumatoid arthritis, astma, Crohns sygdom og kræftbehandlinger. Med støtte i adskillige peer-reviewed citater tilbyder Enzo et omfattende udvalg af rekombinante og native proteiner til en række forskellige forskningsområder. Vores proteiner er valideret i specifikke funktionelle assays og er fremstillet til den højeste stringente kvalitet.

Rekombinante proteiner anvendes inden for fødevareproduktion, landbrug og bioteknologi. I avlsindustrien kan enzymer f.eks. tilsættes til dyrefoder for at øge foderingrediensernes næringsværdi, reducere foder- og affaldshåndteringsomkostningerne, støtte dyrenes tarmsundhed, forbedre dyrenes ydeevne og forbedre miljøet. Desuden har mælkesyrebakterier (LAB) længe været anvendt til fremstilling af fermenterede fødevarer. For nylig er LAB blevet manipuleret til ekspression af rekombinante proteiner, som vil få en lang række anvendelsesmuligheder, f.eks. til forbedring af menneskers og dyrs fordøjelse og ernæring.
Fremskridt inden for bioteknologi har øget og lettet produktionen af rekombinante proteiner til forskellige anvendelsesformål. RP’s betydning er steget hurtigt for grundlæggende biovidenskabelig forskning, diagnostiske reagenser og terapeutiske lægemidler. Deres rolle i bioteknologien er uerstattelig. Vi ser også frem til at se flere fremskridt inden for behandling af forskellige sygdomme med rekombinante proteiner. Enzo’s katalog af bredt citerede og grundigt validerede native og rekombinante proteiner vil bidrage til at fremskynde denne forskning. Vores årtiers erfaring med design og fremstilling af aktive enzymer og drug discovery kits giver værktøjer til screening af inhibitorer af specifikke enzymer og identifikation af et potentielt terapeutisk mål. Kontakt venligst vores tekniske supportteam for yderligere hjælp.