Firmy biofarmaceutyczne coraz częściej wykorzystują rośliny do produkcji leczniczych białek. Przyczyn takiego działania jest wiele. Przede wszystkim, w przeciwieństwie do bakterii, rośliny posiadają eukariotyczne szlaki syntezy białek, czyli takie jak w komórkach ludzkich. Dodatkowo, w przypadku produkcji roślinnej, nie ma możliwości zakażenia produktu białkowego ludzkimi czy odzwierzęcymi patogenami, co jest istotne z punktu widzenia czystości białka. Niewątpliwie taka produkcja jest też bardziej ekonomiczna, ponieważ rośliny w nią zaangażowane nie wymagają aż tylu specyficznych warunków hodowli co np. zwierzęta. Plusem jest również fakt, że przy produkcji biofarmaceutyków z użyciem roślin można pominąć etap oczyszczania białka jeżeli rekombinowany produkt będzie podawany doustnie. Wysunięto także propozycję indukcji komórkowej odpowiedzi immunologicznej wykorzystując rośliny jako „jadalne szczepionki”, gdzie antygeny stanowiące podstawę szczepionek byłyby spożywane w surowych owocach lub warzywach. Ponadto w roślinach możliwe jest zapewnienie produktowi białkowemu większej stabilności poprzez skierowanie go do odpowiedniego przedziału komórkowego, np. chloroplastu.
Niestety ta droga wytwarzania biofarmaceutyków posiada również pewne ograniczenia. Przede wszystkim do uzyskania linii roślin transgenicznych wykazujących stałą ekspresję pożądanego genu potrzeba czasu. Także stan wiedzy na temat oczyszczania białek otrzymywanych w roślinach jest nadal niewielki.
Po raz pierwszy ekspresję rekombinowanego biofarmaceutyku uzyskano w 1986 roku – było to białko fuzyjne hormonu wzrostu wytwarzane w komórkach kalusa transformowanego tytoniu oraz słonecznika. Obecnie rośliny są wykorzystywane do produkcji składników krwi (albumina osocza), interleukiny, interferonu oraz enzymów ludzkich.
Naturalnym źródłem wielu leków są krew i tkanki człowieka. Jednak pozyskiwanie biofarmaceutyków z organizmu ludzkiego niesie za sobą możliwość zakażenia patogenami. Nie mniej poważnym ograniczeniem otrzymywania leków od dawców jest występowanie terapeutycznych białek w bardzo małych ilościach, oraz trudna ich izolacja i wysokie koszty produkcji. Wysoka cena, jaką posiada produkt końcowy, ogranicza lub wręcz wyklucza jego stosowanie jako leku.
Niemniej jednak naukowcy podejmują się tego zadania poszukując rozwiązań, które mogłyby zmniejszyć te ograniczenia. Do produkcji biofarmaceutyków wykorzystuje się np. komórki jajnika chomika chińskiego oraz komórki nerek młodych osobników tego gatunku.
Istnieje możliwość wytwarzania biofarmaceutyków u transgenicznych zwierząt we krwi, mleku, moczu, nasieniu, białku jaj oraz z wykorzystaniem jedwabników. Te ostatnie wytwarzają duże ilości białek kokonów, potencjalnego źródła rekombinowanych protein, które łatwo jest wyodrębnić. Dodatkowym plusem jest możliwość szybkiego rozmnożenia jedwabników w stosunkowo krótkim czasie.
Doskonałym źródłem rekombinowanych białek jest także mleko. Transgeniczne zwierzęta, produkujące mleko bogate w pożądany biofarmaceutyk, otrzymano z niemal wszystkich gatunków zwierząt gospodarskich. W mleku takich zwierząt otrzymywano na przykład czynnik IX krzepnięcia krwi wykorzystywany w leczeniu hemofilii. Do dobrych źródeł biofarmaceutyków można zaliczyć także mocz. Tą metodą białka można otrzymywać w trakcie całego życia osobnika, a samo ich pozyskiwanie jest łatwiejsze i tańsze niż w przypadku mleka. W moczu transgenicznych myszy uzyskano do tej pory takie związki jak hormon wzrostu, erytropoetynę i α1-antytrypsynę ludzką.
Przeczytaj również:
Biofarmaceutyki, czyli owoc działań biotechnologii farmaceutycznej
Anna Byczkowska
portal Biotechnologia.pl
Źródła:
M. A. Gama Sosa, R. De Gasperi, G. A. Elder. Animal transgenesis: an overview. Brain Structure and Function (2010) 214:91–109
M. Jarecka, P. Borowicz. Terapeutyczne i rynkowe perspektywy rekombinowanych leków. Biotechnologia (2005) 4(71): 7-27
N. Roy, S. Agarwal. Therapeutic protein production – an overview. Business Briefing: Future Drug Discovery (2003) 79-82
L.-M. Houdebine. Production of pharmaceutical proteins by transgenic animals. Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases (2009) 32: 107–121
J. Krupiński, J. O. Horbańczuk, R. Kołacz, Z. Litwińczuk, J. Niemiec, A. Zięcik. Strategiczne kierunki rozwoju produkcji zwierzęcej uwarunkowane oczekiwaniem społecznym, ochroną środowiska i dobrostanem zwierząt. Polish Journal of Agronomy (2011) 7: 59–67
B. S. Sekhon. Biopharmaceuticals: an overview. The Thai Journal of Pharmaceutical Sciences (2010) 34: 1-19
KOMENTARZE