Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН нашли способ продлить продуктивную работу клеток, используемых для получения белков для биофармацевтических препаратов. Исследование показывает, что для повышения эффективности клеточных фабрик можно воздействовать не только на ген целевого белка, но и на внутренние системы клетки, отвечающие за правильное сворачивание и «созревание» продукта. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Bioengineering.
Культуральные планшеты. Источник: Ролан Шайфутдинов
Клетки яичника китайского хомячка (CHO) широко используются для производства биофармацевтических препаратов. В такие клетки вводят ген нужного белка, они синтезируют его и выделяют в культуральную среду. Чем быстрее идет наработка таких терапевтических белков, тем быстрее происходит производство фармпрепаратов, что снижает их себестоимость. Но высокая продуктивность зависит не только от скорости синтеза белка, клетка должна успевать правильно свернуть и подготовить новые молекулы к секреции.
Один из ключевых участников этой системы – это белок BiP (GRP78). Он помогает вновь синтезированным белкам приобретать правильную структуру и одновременно участвует в реакции клетки на перегрузку системы синтеза и секреции белков. При этом увеличить количество BiP в клетке — это не универсальный способ повысить продуктивность. В зависимости от строения производимого белка дополнительный BiP может как помогать его «созреванию», так и, напротив, задерживать молекулы внутри клетки.
В новом исследовании ученые лаборатории биоинженерии клеток млекопитающих ФИЦ Биотехнологии РАН проверили этот подход на ранее созданной ими линии CHO, производящей аналог дулаглутида — молекулу, состоящую из модифицированного пептида GLP-1 и Fc-фрагмента иммуноглобулина человека. В отличие от обычного антитела, такая молекула образована двумя одинаковыми белковыми цепями и не требует согласованной сборки разных тяжелых и легких цепей.
Исследователи ввели в клетки дополнительную копию гена Hspa5, кодирующего BiP китайского хомячка по контролем постоянно действующего промотора. Такие модифицированные клетки продолжали накапливать аналог терапевтического белка примерно на два дня дольше контрольных и достигли на 40% более высокого конечного выхода.
«Для биотехнологии важно не только заставить клетку синтезировать много рекомбинантного белка, но и помочь ей достаточно долго справляться с его “созреванием” и секрецией. В нашем случае постоянная экспрессия BiP позволила продлить продуктивную фазу культуры. При этом дополнительный BiP вряд ли можно считать универсальным средством повышения продуктивности. Поэтому клеточные фабрики имеет смысл конструировать с учетом особенностей продукта, который они должны производить», — комментирует Ролан Шайфутдинов, младший научный сотрудник лаборатории биоинженерии клеток млекопитающих ФИЦ Биотехнологии РАН.
В исследовании приняли участие молодые ученые: первым автором статьи стал аспирант лаборатории Ролан Шайфутдинов, а в экспериментах участвовали студенты биологического и биотехнологического факультетов МГУ Федор Крюков и Анастасия Самок, которые включились в реальный научный проект еще во время обучения.
«Для нас особенно важно, что эта работа во многом получилась благодаря молодой команде. Один из наших приоритетов — дать студентам возможность как можно раньше включаться в настоящие исследовательские проекты, результаты которых доходят до публикаций, а не ограничивать практику учебными упражнениями», — отмечает к.б.н. Надежда Орлова, научный сотрудник лаборатории биоинженерии клеток млекопитающих ФИЦ Биотехнологии РАН, руководитель проекта РНФ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ФИЦ Биотехнологии РАН
Источник фото: Ролан Шайфутдинов
