قالب وردپرس درنا توس
خانه / تازه‌ها / بیوتکنولوژی / پروتئین‌های نوترکیب

پروتئین‌های نوترکیب

Proteinhaye Notarkibتصویر: شکل مفهومی از داروهای نوترکیب. پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی

سیده کامله ستوده: پروتئین‌ها واحد‌های سازنده حیات هستند که در بخشی از فرایند سوخت و ساز طبیعی سلول‌های زنده ساخته می‌شوند. با استفاده از دی.ان.ای نوترکیب می‌توان پروتئین‌های صنعتی را به صورت اقتصادی با کیفیت پایدار و ایمنی اصلاح یافته تولید کرد. تولید صنعتی پروتئین نوترکیب منجر به توسعه محصولات بهبود یافته‌ای برای کاربردهای مختلف می‌شود؛ مثل داروسازی، آنزیم‌های فرایند‌های زیستی، محصولات مصرفی، پپتید‌های آنتی بیوتیک، عوامل غیر فعال کننده مواد شیمیایی خطرناک و پلیمر‌های مبتنی بر پروتئینی با عملکرد پیشرفته.

در دهه ۱۹۷۰، تولید پروتئین‌های نوترکیب درمانی به صورت اقتصادی و با بازدهی بالا با استفاده از باکتری اشریشیاکلای آغاز شد. سپس در اوایل دهه ۱۹۸۰، اف.دی.ای نخستین داروی پروتئینی نوترکیب (انسولین انسانی نوترکیب) تولید شده در باکتری اشریشیاکلای نوترکیب را برای درمان دیابت تأیید کرد.  از آن زمان به بعد میزبان‌های بیانی مختلف، مانند مخمر، قارچ‌های رشته‌ای، سلول‌های حشرات و سلول‌های پستانداران، حیوانات تراریخته و گیاهان برای تولید دارو‌های نوترکیب مختلف و یا پیچیده‌تر مانند پادتن مونوکلونال مورد استفاده قرار می‌گیرند.

طراحی سامانه بهینه برای تولید پروتئین نوترکیب شامل چندین مرحله مهم است:

۱. انتخاب سویه میزبان که توانایی تازدن صحیح و تغییرات پس ترجمه‌ای پروتئین را داشته باشد.
۲. انتخاب حامل مناسب با پروموتور قوی و یک نشانگر انتخابگر.
۳. ژن بهینه ساز کدون.
۴. امتزاج ژن با یک برچسب اپیتوپ برای خالص سازی راحت‌تر پروتئین.
۵. انتخاب توالی سیگنال برای هدایت پروتئین نوترکیب به فضای داخل سلولی یا خارج سلولی.
۶. جلوگیری از تخریب محصول به وسیله پروتئاز‌ها.
۷. طراحی محیط کشت تخمیر.
۸. بهینه سازی پارامتر‌های فرآیند‌های زیستی.

سامانه‌های بیانی متعددی از مخمر‌ها به طور موفقیت آمیز برای تولید پروتئین‌های نوترکیب مورد استفاده قرار گرفته‌اند. طیف گسترده‌ای از میزبان‌های بیان مخمری وجود دارد که شامل گونه‌های ساکارومایسیس سرویزیه، پیکیا پاستوریس، هانسنولا پلیمورفا،  کلویورومایسیس لاکتیس و… است.

این سویه‌ها ویژگی‌های زیادی مانند مقاوم بودن در برابر گرما یا نور، سرعت زیاد در رسیدن به تراکم سلولی بالا و استفاده از منابع کربن غیر عادی را دارا می‌باشند. پروتئین‌ها به عنوان یکی از مهم‌ترین ماکرو مولکولهای عالم بیولوژیکی، در سیستم متابولیکی و کاتابولیکی موجودات زنده نقش مهمی را ایفا می‌کنند که می‌توان به درگیری آن‌ها در فرایندهای مهم سلولی از جمله سیگنالینگ سلولی، چسبندگی سلولی، پاسخ‌های ایمنی و تقسیم سلولی اشاره نمود.

در سال ۱۹۹۲ اولین پروتئین دارویی با نام انسولین توسط Banting و همکارانش کشف گردید و به دنبال آن دوره بیوتکنولوژی مدرن با تأسیس Cetus Corporation در کالیفرنیا در سال ۱۹۷۱ شروع گردید. از میان سیستم‌های مختلف تولید کننده پروتئین‌های نوترکیب، سیستم یوکاریوتی به دلیل تولید پروتئین‌های بزرگ به ویژه پروتئین‌های غنی از باند دی سولفیدی و تغییرات بعد از ترجمه بروی آن‌ها نسبت به سیستم پروکاریوتی ترجیح داده می‌شود. این در حالی است که سیستم‌های پروکاریوتیک جهت سنتز پروتئین‌های کوچک کارا‌تر است.

در بین سیستم‌های بیان یوکاریوتی، مخمر دارای مزایای بیشتری نسبت به سایر سیستم‌های بیان می‌باشد.  امروزه بیش از ۲۰۰ پروتئین و پلی پپتید با خاصیت دارویی در لیست FDA به چشم می‌خورد که بعضی از آن‌ها شامل انسولین انسانی، آلبومین، هورمون رشد انسانی و غیره می‌شود.

تا انتهای سال ۲۰۱۰ بالغ بر ۷۰ بیلیون دلار آمریکا صرف هزینهٔ این ترکیبات دارویی شامل پروتئین نوترکیب درمانی شد. امروزه تولید پروتئین‌های نوترکیب از طریق مهندسی زیستی در سیستم‌های بیان مخمری مانندP. pastoris به صورت قابل توجهی گسترش یافته است.

و در کل مهندسی مکانیسم‌های ترشح پروتئین در P. pastoris منجر به افزایش بازدهی عملکردی پروتئین‌های نوترکیب می‌شود. مهندسی ژنتیک به عنوان یک ابزار نوین در تولید پروتئین‌های نوترکیب توانسته است میزان زیادی از نیازهای صنعت را فراهم نماید.

مخمرPichia pastoris به عنوان یک یوکاریوتی، بسیاری از مزایای سیستم‌ها ی بیان یوکاریوتی مانند پردازش پروتئین، فولدینگ پروتئین و تغییرات پس از ترجمه را دارا می‌باشد.  مطالعات نشان می‌دهد که مخمر Pichia pastoris دارای پتانسیل بالایی برای تولید پروتئین‌های نوترکیب با هزینه کمتر و کارایی بیشتر می‌باشد که مطالعات تجاری کردن در بیوراکتورهای صنعتی جهت تولید کنترل شده رو به گسترش است. مدل‌های ریاضی جامعی از متابولیسم مخمر جهت شناسایی، شبیه سازی و یا مهندسی متابولیک مسیرهای تولیدی در سلول‌های مخمری پیشنهاد شده است.

منبع:
موسوی سید بابک، شجاع الساداتی سید عباس. پیشرفت‌های اخیر در تولید پروتئین‌های نو ترکیب. فصلنامه طب انتظامی. شماره ۶ دوره ۲، صفحه ۱۳۹تا ۱۵۰

 باباولیان حمید، لطفی علی محمد، امانی جعفر، صادق‌نژاد احسان، شاکری فاطمه. مروری بر روش‌های تولید پروتئین‌های نوترکیب درمانی در مخمر پیشیا پاستوریس. تازه‌های بیوتکنولوژی سلولی مولکولی بهار۱۳۹۳، دوره۴، شماره ۱۴، صفحه۹ تا ۲۴

درباره حمید احمدیان مقدم

من به علوم و فناوری های نوین علاقه مند هستم!

این نوشته هم جالبه!

یماری کروهن

روشی نوین برای درمان بیماری کورهن با استفاده از باکتری‌ها

پژوهشگران دریافتند که آنزیم تولید شده توسط فلورمیکروبی نامتوازن در دستگاه گوارش انسان به بیماری …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *