Le proteine sono il cavallo di battaglia dei sistemi biologici e facilitano la maggior parte dei processi biologici di una cellula, compresa l’espressione genica, la crescita cellulare, la proliferazione, l’assorbimento dei nutrienti, la comunicazione intercellulare e l’apoptosi. La stampa blu per la sintesi delle proteine è memorizzata nel DNA, che serve come modello per processi trascrizionali altamente regolati per produrre RNA messaggero (mRNA). Il messaggio codificato dall’mRNA viene poi tradotto in sequenze definite di aminoacidi che formano una proteina. Le proteine sono sintetizzate in un processo simile in due fasi in tutti gli organismi – il DNA viene prima trascritto in RNA, poi l’RNA viene tradotto in proteine.

Cosa sono le proteine ricombinanti?

Le proteine ricombinanti sono proteine codificate dal DNA ricombinante che è stato clonato in un vettore di espressione che supporta l’espressione del gene e la traduzione dell’RNA messaggero. La modifica del gene tramite la tecnologia del DNA ricombinante può portare all’espressione di una proteina mutante. La proteina ricombinante è una forma manipolata della proteina nativa, che viene generata in vari modi per aumentare la produzione di proteine, modificare le sequenze geniche e fabbricare prodotti commerciali utili.

Come vengono prodotte le proteine ricombinanti?

La produzione di proteine ricombinanti inizia a livello genetico, dove la sequenza codificante per la proteina di interesse viene prima isolata e clonata in un vettore plasmidico di espressione. La maggior parte delle proteine ricombinanti per uso terapeutico provengono dall’uomo ma sono espresse in microrganismi come batteri, lieviti o cellule animali in coltura. I geni umani sono molto complessi, spesso contengono sequenze di DNA non codificanti note come introni. Pertanto, una versione priva di introni del gene è spesso realizzata convertendo l’mRNA in cDNA. Poiché il cDNA manca di regioni regolatrici, i vettori di espressione forniscono il promotore, il sito di legame del ribosoma e le sequenze di terminazione. La produzione di proteine ricombinanti per scopi di ricerca è principalmente guidata dal rapporto costo-efficacia, dalla semplicità e dalla velocità del processo insieme a rese adeguate del prodotto. Le proteine coespresse nei batteri non possiedono modifiche post-traslazionali, per esempio fosforilazione o glicosilazione; per questo sono necessari sistemi di espressione eucariotici.
Molte proteine ricombinanti richiedono modifiche proteiche, come la glicosilazione, che sono disponibili solo nelle cellule eucariotiche. Il lievito, le cellule di insetto e i sistemi di coltura cellulare dei mammiferi offrono tali modifiche post-traslazione. Negli ultimi dieci anni, sono stati sviluppati efficienti protocolli di trasfezione transitoria. Le linee cellulari derivate da HEK293 sono impiegate per la produzione transitoria di proteine. Attualmente, la maggior parte delle proteine terapeutiche ricombinanti sono prodotte in cellule di mammifero perché le cellule di mammifero sono in grado di produrre proteine di alta qualità simili a quelle presenti in natura. Inoltre, molte proteine terapeutiche ricombinanti approvate sono generate in E.coli grazie alla sua genetica ben caratterizzata, alla crescita rapida e alla produzione ad alto rendimento.

Ricerca biomedica per capire la salute e la malattia

Le proteine ricombinanti sono strumenti utili per capire le interazioni proteina-proteina. Le interazioni proteiche sono caratterizzate fondamentalmente come stabili o transitorie e giocano un ruolo importante nei processi cellulari. Recentemente, i microarray RP per esaminare le interazioni proteina-proteina sono diventati popolari. Per questo approccio, i ricercatori seminano un vetrino con numerose proteine immobilizzate, che poi trattano con una varietà di molecole per esaminare come i due agenti interagiscono tra loro. Usando questo sistema, gli scienziati hanno studiato le interazioni delle proteine con altre proteine o peptidi, enzimi, piccole molecole, lipidi e acidi nucleici. Questo permette un throughput molto più elevato quando si tratta di studiare le interazioni proteina-proteina.
Le proteine ricombinanti hanno dimostrato prestazioni in diverse tecniche di laboratorio, come ELISA, western blot e immunoistochimica (IHC). Le proteine ricombinanti sono usate per sviluppare saggi enzimatici. Quando vengono usate insieme a una coppia di anticorpi corrispondenti, le proteine ricombinanti possono essere usate come standard in ELISA e come controlli positivi in western blot e IHC. Le proteine ricombinanti servono come strumenti preziosi per studiare la risposta cellulare allo stress e le situazioni di malattia. Le proteine ricombinanti e i peptidi somministrati a modelli animali di malattie aiutano i ricercatori a identificare nuovi potenziali candidati terapeutici.

Proteine ricombinanti per la bioterapia

La maggior parte delle malattie umane sono sistemicamente o parzialmente legate alla disfunzione di proteine specifiche. Le proteine terapeutiche forniscono importanti terapie per una varietà di malattie, come il diabete, il cancro, le malattie infettive, l’emofilia e l’anemia. Le proteine terapeutiche comuni includono anticorpi, proteine di fusione Fc, ormoni, interleuchine, enzimi e anticoagulanti. Le proteine umane ottenute attraverso l’ingegneria genetica giocano un ruolo chiave nel mercato dei farmaci terapeutici. Uno dei molti vaccini RP approvati dalla FDA è il vaccino contro l’epatite B per la prevenzione dell’infezione causata da tutti i sottotipi conosciuti del virus dell’epatite B.
La prima proteina ricombinante usata nel trattamento è stata l’insulina umana ricombinante nel 1982 e da allora l’industria della RP è cresciuta rapidamente. Ad oggi, più di 130 RP sono state approvate dalla FDA statunitense per uso clinico. Tuttavia, più di 170 RP sono prodotti e usati in medicina in tutto il mondo. L’insulina umana ricombinante è stato un esempio molto precoce dell’uso della biotecnologia nello sviluppo dei farmaci. Le proteine ricombinanti sono medicine potenti, sicure dagli effetti collaterali fuori bersaglio, e richiedono un tempo di sviluppo più breve delle piccole molecole. Tutte le Big Pharma ora sviluppano RP come farmaci e quindi è un’industria multimiliardaria.

Le proteine ricombinanti usate in clinica includono ormoni ricombinanti, interferoni, interleuchine, fattori di crescita, fattori di necrosi tumorale, fattori di coagulazione del sangue, farmaci trombolitici, ed enzimi per il trattamento di malattie importanti come il diabete, nanismo, infarto miocardico, insufficienza cardiaca congestizia, apoplessia cerebrale, sclerosi multipla, neutropenia, trombocitopenia, anemia, epatite, artrite reumatoide, asma, morbo di Crohn e terapie contro il cancro. Sostenuto da numerose citazioni peer-reviewed, Enzo offre una vasta gamma di proteine ricombinanti e native per una varietà di campi di ricerca. Le nostre proteine sono convalidate in specifici saggi funzionali e sono prodotte secondo i più alti standard di qualità.

Le proteine ricombinanti sono utilizzate nella produzione alimentare, nell’agricoltura e nella bioingegneria. Per esempio, nell’industria dell’allevamento, gli enzimi possono essere aggiunti ai mangimi per aumentare il valore nutrizionale degli ingredienti dei mangimi, ridurre i costi di gestione dei mangimi e dei rifiuti, sostenere la salute dell’intestino degli animali, migliorare le prestazioni degli animali e migliorare l’ambiente. Inoltre, i batteri dell’acido lattico (LAB) sono stati usati per molto tempo per la produzione di alimenti fermentati. Recentemente, i LAB sono stati ingegnerizzati per l’espressione di proteine ricombinanti, che avranno una vasta gamma di applicazioni come il miglioramento della digestione umana/animale e della nutrizione.
I progressi nel campo della biotecnologia hanno aumentato e facilitato la produzione di proteine ricombinanti per varie applicazioni. L’importanza delle RP è aumentata rapidamente per la ricerca di base delle scienze della vita, i reagenti diagnostici e i farmaci terapeutici. Il loro ruolo nella biotecnologia è insostituibile. Ci aspettiamo anche di vedere ulteriori progressi nel trattamento di varie malattie con le proteine ricombinanti. Il catalogo di Enzo di proteine native e ricombinanti ampiamente citate e accuratamente convalidate contribuirà ad accelerare questa ricerca. La nostra decennale esperienza nella progettazione e produzione di enzimi attivi e kit per la scoperta di farmaci offre strumenti per lo screening di inibitori di enzimi specifici e l’identificazione di un potenziale bersaglio terapeutico. Si prega di contattare il nostro team di supporto tecnico per ulteriore assistenza.