Наука и технологии России

Вход Регистрация

Российские биологи нашли нужный вектор

Учёные Института биологии гена РАН (ИБГ РАН) создают систему для эффективного производства рекомбинантых белков. Их можно применять для различных медицинских целей – например, для терапии антителами при онкологии или как белки плазмы крови. Это динамично развивающийся рынок, который оценивается в десятки миллиардов долларов.


Оксана Максименко рассказывает о разработках института

Справка STRF.ru:
Проект «Проведение центром коллективного пользования научным оборудованием " Биология живой клетки и биомедицинские нанотранспортёры лекарств" комплексных работ в области создания технологии эффективного получения высокопродуктивных клеточных линий млекопитающих для производства рекомбинантных белков человека, мультимодульных нанотранспортёров, наноантител и моноклональных антител» поддержан ФЦП «Исследования и разработки». Госконтракт № 16.552.11.7067. Сроки выполнения: с июля 2012 по июль 2013 года. Объём финансирования: бюджетное – 27 миллионов рублей, внебюджетное – 7 миллионов рублей

Почему хомячки, а не люди?

Учёные ИБГ РАН создают универсальную экспрессионную систему для производства белков в высших организмах. Для этого используются клетки из яичников китайского хомячка. Это традиционная культура, которую применяют во всём мире. Она стабильна, хорошо нарабатывается, может легко выходить в суспензию – существовать в растворе и там же делиться. Это очень удобно. К тому же получаемые белки по своему статусу близки к синтезируемым в человеческих клетках.

Для производства белков в высших организмах учёные используют клетки из яичников китайского хомячка. Клетки под микроскопом

Возникает вопрос: почему же не используются человеческие культуры? Дело в том, что они часто несут какие-то скрытые вирусные инфекции. И хотя в процессе очистки белка от этого легко избавиться, но получить от различных инстанций разрешения на работу с ними – огромная проблема.

Выбор клеточных клонов – один из самых сложных и порой непредсказуемых этапов

Выбор клонов

Начало проекта по созданию отдельно взятого рекомбинантного белка связано с созданием генно-инженерной конструкции, которая будет его кодировать. После того как в клетку ввели конструкцию, её нужно размножить и из полученных клеточных клонов выбрать самые эффективные. Именно выбор клонов, так называемая селекция, – один из самых сложных и порой непредсказуемых этапов.

Оксана_Максименко Оксана Максименко: «Если мы упростим наработку белков, сделаем процесс эффективным, тогда мы решим проблему удешевления производства»

«Клетки должны хорошо делиться и на высоком уровне продуцировать белок, который они в норме не продуцируют, для них это стресс, – поясняет старший научный сотрудник ИБГ РАН Оксана Максименко. – Нам нужно найти равновесие, золотую середину: c одной стороны, клетка должна оставаться жизнеспособной и жить так, как она жила и до того, как мы ввели в неё чужеродную информацию, с другой стороны, в клетке должен нарабатываться целевой белок на максимально высоком уровне. При решении этой задачи мы всё время находимся между Сциллой и Харибдой. Именно этот процесс поиска и отбора эффективных клонов может занимать много времени».

Найти нужный вектор

При поиске клонов работы часто ведутся медленно из-за того, что используются не очень эффективные экспрессионные векторы, позволяющие нарабатывать белок высокого качества в используемой культуре клеток. Учёным приходится перебирать десятки различных вариантов векторов, которые корректно работали бы в данной культуре.

Порой возникает и другая проблема: рекомбинантный белок вроде бы в культуре клеток начинает нарабатываться на высоком уровне, но почему-то не может стабильно выходить из клеток, попадает в особые тельца и сразу деградирует.

При масштабировании производства рекомбинантного белка важно, чтобы получаемые клоны были стабильны при длительном культивировании. Когда на заводе запускается биореактор, используемый в нём клон должен функционировать как можно больше времени. На практике же получается, что каждые 3–4 месяца в клоне запускаются репрессионные механизмы, он старится. Поэтому производство приходится запускать заново, из-за этого оно получается очень дорогостоящим.

Учёные ИБГ хотят решить эти проблемы и добиться, чтобы клон оставался стабильным 1,5–2 года, чтобы можно было запустить его в непрерывный цикл. В ходе многочисленных тестирований различных версий векторов были выбраны наиболее эффективные, сопоставимые с иностранными аналогами, а в каких-то случаях даже превосходящие их.

«У нас есть мечта, к которой, как нам кажется, мы приближаемся – создание максимально универсального вектора, который решал бы большинство проблем в работе с экспрессионными системами и позволял бы нарабатывать практически любой сложный рекомбинантный белок в культуре клеток млекопитающих, – говорит Оксана Максименко. – Если мы упростим наработку белков, сделаем процесс эффективным, тогда мы решим проблему удешевления производства».

Чистая комната. Новые приборы

На средства гранта планируется приобрести несколько приборов. Для первого этапа исследований, связанного с созданием генетических конструкций, в институте есть всё необходимое оборудование. А вот для второго, когда начнутся клеточные работы, как раз и придётся сделать закупки. В первую очередь нужен клеточный блок. Специально для него будет готовиться чистая комната, предназначенная исключительно для работы с получаемыми продуцентами рекомбинантных белков. Чтобы использованные культуры ни в коем случае не заразились никакими патогенными микроорганизмами. На это потребуется несколько миллионов рублей.

Павел_Георгиев Павел Георгиев рассказывает о партнёрах института

В клеточном блоке, кроме стандартных ламинаров, криохранилища и т.д., появится ещё прибор для магнитной сепарации клеточных культур. Его стоимость – около 5–6 миллионов рублей. «Мы считаем его наиболее эффективным для того, чтобы отбирать только те клетки, которые на высоком уровне продуцируют необходимый нам белок», – поясняет Оксана Максименко.

Ещё один прибор, который станет дополнением к этому, – цитофлуориметр, позволяющий по нескольким параметрам рассматривать каждую отобранную клетку. Учёные могут снять как морфологические характеристики данной клетки, так и понять, на каком уровне нарабатывается целевой белок – на высоком или нет.

Аптеки ждут

В этом проекте у учёных ИБГ РАН есть партнёр, который обеспечивает внебюджет, – это общество с ограниченной ответственностью «Славянская аптека». «Её интерес в конкретном продукте – в каких-то определённых белках, которые можно будет продавать», – говорит директор Института биологии гена академик РАН Павел Георгиев.

Наибольший интерес, в частности, представляют белки плазмы крови. Спрос на них огромный. Очень много больных с нарушением в работе кровеносной системы. Кроме того, и раковым больным зачастую после химиотерапии нужно вводить дополнительные факторы, чтобы происходило восстановление кроветворных функций. Раньше для этих целей брали донорскую кровь, но постоянно возникала опасность заразить пациента какой-нибудь инфекцией. В случае с рекомбинантными белками, наработанными учёными, эта проблема легко решается.

Западные препараты дорогие. Допустим, интерфероны (сам интерферон – это небольшой и простой белок, который несложно наработать): одна инъекция обойдётся примерно в 10 000 рублей. А если нужно провести курс и, может, даже не один? Получится очень приличная сумма. Так что создание российских препаратов более чем актуально.

РЕЙТИНГ

4.60
голосов: 5

Галереи

«Наука — это красиво!» Номинация: «Мир, скрытый от наших глаз»

Конкурс научной фотографии, 2009 год

267 фото

Обсуждение