Proteiinit ovat biologisten järjestelmien työjuhtia, jotka helpottavat useimpia solun biologisia prosesseja, kuten geeniekspressiota, solujen kasvua, lisääntymistä, ravinteiden ottoa, solujen välistä viestintää ja apoptoosia. Proteiinisynteesin pohjapiirros on tallennettu DNA:han, joka toimii mallina pitkälle säännellyille transkriptioprosesseille, joiden avulla tuotetaan sanansaattaja-RNA:ta (mRNA). Tämän jälkeen mRNA:n koodaama viesti käännetään määritellyiksi aminohapposekvensseiksi, jotka muodostavat proteiinin. Proteiinit syntetisoidaan samanlaisessa kaksivaiheisessa prosessissa kaikissa eliöissä – DNA transkriboidaan ensin RNA:ksi, sitten RNA käännetään proteiiniksi.

Mitä ovat rekombinanttiproteiinit?

Rekombinanttiproteiinit ovat proteiineja, joita koodataan rekombinantti-DNA:lla, joka on kloonattu ekspressiovektoriin, joka tukee geenin ilmentymistä ja lähetti- RNA:n translaatiota. Geenin muuttaminen rekombinantti-DNA-tekniikalla voi johtaa mutanttiproteiinin ilmentymiseen. Rekombinanttiproteiini on natiivin proteiinin manipuloitu muoto, jota tuotetaan eri tavoin proteiinien tuotannon lisäämiseksi, geenisekvenssien muuttamiseksi ja hyödyllisten kaupallisten tuotteiden valmistamiseksi.

Miten rekombinanttiproteiineja valmistetaan?

Rekombinanttiproteiinien valmistus alkaa geneettiseltä tasolta, jossa kiinnostavan proteiinin koodaava sekvenssi ensin eristetään ja kloonataan ekspressioplasmidivektoriin. Useimmat terapeuttiseen käyttöön tarkoitetut rekombinanttiproteiinit ovat peräisin ihmisestä, mutta ne ilmentyvät mikro-organismeissa, kuten bakteereissa, hiivassa tai eläinsoluissa viljelyssä. Ihmisen geenit ovat hyvin monimutkaisia, ja ne sisältävät usein introneiksi kutsuttuja koodaamattomia DNA-jaksoja. Siksi geenistä tehdään usein intronivapaa versio muuntamalla mRNA cDNA:ksi. Koska cDNA:sta puuttuvat säätelyalueet, ekspressiovektoreissa on promoottori-, ribosomin sitoutumiskohta- ja terminaattorisekvenssit. Rekombinanttiproteiinien tuottaminen tutkimustarkoituksiin perustuu pääasiassa prosessin kustannustehokkuuteen, yksinkertaisuuteen ja nopeuteen sekä tuotteen riittävään saantoon. Bakteereissa yhdessä ilmentyvillä proteiineilla ei ole translaation jälkeisiä modifikaatioita, kuten fosforylaatiota tai glykosylaatiota; tähän tarvitaan eukaryoottisia ilmentymisjärjestelmiä.
Monet rekombinanttiproteiinit vaativat proteiinimodifikaatioita, kuten glykosylaatiota, jotka ovat saatavilla vain eukaryoottisoluissa. Hiiva-, hyönteis- ja nisäkässolut tarjoavat tällaisia translaation jälkeisiä modifikaatioita. Viime vuosikymmenen aikana on tiettävästi kehitetty tehokkaita ohimeneviä transfektioprotokollia. HEK293-alkuisia solulinjoja käytetään proteiinien ohimenevään tuotantoon. Tällä hetkellä useimmat rekombinanttiset terapeuttiset proteiinit tuotetaan nisäkässoluissa, koska nisäkässolut pystyvät tuottamaan korkealaatuisia proteiineja, jotka muistuttavat luonnossa esiintyviä proteiineja. Lisäksi monia hyväksyttyjä rekombinantteja terapeuttisia proteiineja tuotetaan E.coli-soluissa sen hyvin karakterisoidun genetiikan, nopean kasvun ja korkean tuotoksen vuoksi.

biolääketieteellinen tutkimus terveyden ja sairauksien ymmärtämiseksi

Rekombinanttiproteiinit ovat hyödyllisiä välineitä proteiinien ja proteiinien vuorovaikutusten ymmärtämisessä. Proteiinien vuorovaikutuksia luonnehditaan pohjimmiltaan pysyviksi tai ohimeneviksi, ja niillä on tärkeä rooli soluprosesseissa. Viime aikoina RP-mikrosarjat proteiini-proteiini-interaktioiden tutkimiseksi ovat tulleet suosituiksi. Tässä lähestymistavassa tutkijat kylvävät objektilasille lukuisia immobilisoituja proteiineja, joita he sitten käsittelevät erilaisilla molekyyleillä tutkiakseen, miten nämä kaksi ainetta ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tämän järjestelmän avulla tutkijat ovat tutkineet proteiinien vuorovaikutuksia muiden proteiinien tai peptidien, entsyymien, pienten molekyylien, lipidien ja nukleiinihappojen kanssa. Tämä mahdollistaa paljon suuremman läpimenon, kun tutkitaan proteiini-proteiini-interaktioita.
Rekombinanttiproteiinit ovat osoittautuneet suorituskykyisiksi useissa laboratoriotekniikoissa, kuten ELISA:ssa, western blotissa ja immunohistokemiassa (IHC). Rekombinanttiproteiineja käytetään entsymaattisten määritysten kehittämiseen. Kun niitä käytetään yhdessä sopivan vasta-aineparin kanssa, rekombinanttiproteiineja voidaan käyttää standardeina ELISA-testeissä ja positiivisina kontrolleina western bloteissa ja IHC:ssä. Rekombinanttiproteiinit ovat arvokkaita välineitä tutkittaessa solujen vastetta stressiin ja sairaustilanteisiin. Sairauksien eläinmalleihin annetut rekombinanttiproteiinit ja -peptidit auttavat tutkijoita tunnistamaan uusia mahdollisia terapeuttisia ehdokkaita.

Rekombinanttiproteiinit bioterapiaa varten

Useimmat ihmisen sairaudet liittyvät systeemisesti tai osittain tiettyjen proteiinien toimintahäiriöihin. Terapeuttiset proteiinit tarjoavat tärkeitä hoitomuotoja useisiin sairauksiin, kuten diabetekseen, syöpään, tartuntatauteihin, hemofiliaan ja anemiaan. Yleisiä terapeuttisia proteiineja ovat vasta-aineet, Fc-fuusioproteiinit, hormonit, interleukiinit, entsyymit ja antikoagulantit. Geenitekniikan avulla saadut ihmisproteiinit ovat avainasemassa terapeuttisten lääkkeiden markkinoilla. Yksi monista FDA:n hyväksymistä RP-rokotteista on hepatiitti B -rokote, joka ehkäisee kaikkien tunnettujen hepatiitti B -viruksen alatyyppien aiheuttamia infektioita.
Ensimmäinen hoidossa käytetty rekombinanttiproteiini oli ihmisen rekombinanttiinsuliini vuonna 1982, ja RP-teollisuus on sen jälkeen kasvanut nopeasti. Tähän mennessä Yhdysvaltain FDA on hyväksynyt kliiniseen käyttöön yli 130 RP:tä. Maailmanlaajuisesti tuotetaan ja käytetään lääketieteessä kuitenkin yli 170 RP:tä. Rekombinantti-insuliini oli hyvin varhainen esimerkki biotekniikan käytöstä lääkekehityksessä. Rekombinanttiproteiinit ovat tehokkaita lääkkeitä, jotka ovat turvallisia kohteen ulkopuolisilta sivuvaikutuksilta ja joiden kehittämiseen kuluu vähemmän aikaa kuin pienten molekyylien kehittämiseen. Kaikki suuret lääketehtaat kehittävät nykyään RP:tä lääkkeiksi, ja näin ollen se on monen miljardin dollarin ala.

Klinikassa käytettäviä rekombinanttiproteiineja ovat muun muassa rekombinanttihormonit, interferonit, interleukiinit, kasvutekijät, tuumorinekroositekijät, veren hyytymistekijät, trombolyyttiset lääkkeet ja entsyymit, joita käytetään suurten sairauksien, kuten diabeteksen, hoitoon, kääpiökasvuisuutta, sydäninfarktia, sydämen vajaatoimintaa, aivoinfarktia, multippeliskleroosia, neutropeniaa, trombosytopeniaa, anemiaa, hepatiittia, nivelreumaa, astmaa, Crohnin tautia ja syöpähoitoja. Enzo tarjoaa laajan valikoiman rekombinanttiproteiineja ja natiiviproteiineja eri tutkimusaloille, ja sen taustalla on lukuisia vertaisarvioituja viittauksia. Proteiinimme on validoitu tietyissä toiminnallisissa määrityksissä, ja ne valmistetaan korkeimpien laatuvaatimusten mukaisesti.

Rekombinanttiproteiineja käytetään elintarviketuotannossa, maataloudessa ja biotekniikassa. Esimerkiksi jalostusteollisuudessa entsyymejä voidaan lisätä eläinten rehuun rehuaineiden ravintoarvon lisäämiseksi, rehu- ja jätehuoltokustannusten vähentämiseksi, eläinten suoliston terveyden tukemiseksi, eläinten suorituskyvyn parantamiseksi ja ympäristön parantamiseksi. Lisäksi maitohappobakteereja (LAB) on käytetty pitkään käymisteitse valmistettujen elintarvikkeiden tuotantoon. Viime aikoina bakteeribakteereita on kehitetty rekombinanttiproteiinien ilmentämiseen, millä on monenlaisia sovelluksia, kuten ihmisten ja eläinten ruoansulatuksen ja ravitsemuksen parantaminen.
Biotekniikan alalla tapahtunut kehitys on lisännyt ja helpottanut rekombinanttiproteiinien tuotantoa eri sovelluksia varten. RP:n merkitys on kasvanut nopeasti biotieteellisessä perustutkimuksessa, diagnostisissa reagensseissa ja terapeuttisissa lääkkeissä. Niiden rooli biotekniikassa on korvaamaton. Odotamme myös innolla lisää edistystä eri sairauksien hoidossa rekombinanttiproteiineilla. Enzon laajasti siteerattujen ja perusteellisesti validoitujen natiivien ja rekombinanttiproteiinien luettelo auttaa vauhdittamaan tätä tutkimusta. Vuosikymmenten kokemus aktiivisten entsyymien suunnittelusta ja valmistuksesta sekä lääketutkimuspakkauksista tarjoaa välineitä tiettyjen entsyymien inhibiittoreiden seulontaan ja mahdollisen terapeuttisen kohteen tunnistamiseen. Ota yhteyttä tekniseen tukitiimiimme saadaksesi lisäapua.