Совместная работа под руководством Корнелла разработала потенциально недорогой метод производства антител для терапевтического лечения. Учёные биоинженерировали бактерии с помощью ранее незамеченного фермента, который может присоединять сложные сахара, известные как гликаны, к моноклональным антителам (мАТ), чтобы усилить их иммунную защиту.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Ведущий автор — Белен Сотомайор, магистр наук 2023 года, доктор философии 2025 года.
«Мы считаем, что это действительно важный шаг к демократизации доступа к терапевтическим препаратам на основе антител путём разработки их биосинтеза с использованием недорогих производственных технологий, таких как рекомбинантные бактерии», — сказал Мэтт ДеЛиса, профессор инженерного дела в Корнелле и старший автор статьи.
Преимущества метода
Бактерии, созданные для крупномасштабного биопроизводства, обеспечивают значительно ускоренное производство. Ещё одно преимущество — стоимость товаров, связанных с производством белковых продуктов в бактериальных клетках, значительно ниже по сравнению с традиционными технологиями.
Текущий ведущий метод
Нынешний ведущий метод производства препаратов на основе антител основан на использовании клеток яичников китайского хомячка (CHO) — очень медленный и дорогостоящий процесс, который непрактичен, когда требуется быстрый ответ, например, во время чрезвычайной вспышки заболевания. Бактериальные клетки — это захватывающая альтернатива, поскольку они растут, делятся и производят белки гораздо быстрее, чем клетки CHO.
Более десяти лет исследовательская группа ДеЛиса работает над биоинженерией бактерий для этой цели.
Почему бактериальные системы не получили широкого распространения
Одной из причин, по которой бактериальные системы не получили широкого распространения для производства белковых препаратов, является то, что большинство бактерий не выполняют гликозилирование белков — важный жизненный процесс, при котором сложный углевод присоединяется к белку. Гликозилирование влияет на более чем 50% всех белков, вырабатываемых в организме человека, что делает эту модификацию критически важной для разработки человеческих белковых препаратов, — сказал ДеЛиса.
«Гликозилирование очень важно для структуры и функции самого препарата на основе антител. Без присоединённых к ним гликанов антителам не хватает важных иммунных функций», — сказал ДеЛиса, который является директором Корнельского института биотехнологий. «Поэтому, если вы не можете установить эти гликаны, у вас действительно нет доступа к терапевтически значимому продукту».
Открытие фермента
Работая со своим давним сотрудником Майклом Джуэттом из Стэнфордского университета, команда ДеЛиса изучила механизм, который производит эту модификацию, исследовав геномы более чем 50 различных видов бактерий. Они обнаружили сложный фермент, известный как олигосахарилтрансфераза (OST) в бактериях вида Desulfovibrio marinus, или D. marinus, который обладает уникальной способностью устанавливать гликаны в определённом месте на мАТ подтипа иммуноглобулина G (IgG), который требует гликозилирования.
«Это очень уникальное свойство. Большинство ферментов из этого семейства не способны катализировать эту специфическую реакцию. Фактически ни один из них, которых мы тестировали, не делает этого, кроме этого специального фермента», — сказал ДеЛиса. «Это было довольно неожиданно. Геном D. marinus — это последнее место, где мы ожидали найти фермент, обладающий этой функциональностью».
Существует лишь ограниченный набор видов бактерий, у которых есть ферменты OST, отметил ДеЛиса, и большинство из них, как D. marinus, не были тщательно изучены.
После того как исследователи идентифицировали фермент, они взяли ген из D. marinus и внедрили его в бактерии E. coli — «основную рабочую лошадку биотехнологического предприятия», по словам ДеЛиса, — по сути, снабдив их необходимыми механизмами для выполнения желаемых реакций гликозилирования белков.
После получения гликозилированных антител типа IgG в сконструированных бактериях исследователи использовали технику хемоэнзиматического ремоделирования, впервые разработанную соавтором Лай-Си Ваном из Университета Мэриленда, чтобы преобразовать их гликан в структуру, которая была бы более совместима с человеком. Затем команда под руководством Парасту Азади в Центре исследований сложных углеводов (CCRC) Университета Джорджии провела масс-спектрометрический анализ для подтверждения результатов.
Поскольку все антитела IgG структурно похожи, создание исследователями гликозилированных антител в E. coli должно позволить биосинтезировать практически любой лекарственный препарат на основе антител. Эти продукты могут быть использованы для лечения всего: от рака до аутоиммунных и инфекционных заболеваний. Но сначала команде необходимо будет изучить возможность их производства в более высоких концентрациях.
«Клетки CHO медленные и дорогие, но они действительно хороши в производстве препаратов на основе антител с невероятно высокими производственными титрами», — сказал ДеЛиса. «Поэтому, хотя у нас теперь есть механизм для выполнения этих реакций, следующие шаги, безусловно, должны быть сосредоточены на оптимизации производства этих гликозилированных белков на основе антител, чтобы стать конкурентоспособными с существующей технологией клеток CHO».
Другие новости по теме
- Что означает глобальный спад бегов борзых для всех собак
- Уникальный голубой лобстер избежал участи оказаться на обеденном столе
- AI-инструмент для автоматического измерения плодов растений помогает в селекции более урожайных культур
- Революция в управлении пастбищными угодьями: платформа дополнена интеграцией спутниковых данных
- Маркеры иммунной системы могут привести к персонализированной ветеринарной помощи для собак
- Бактериальная память — недостающий ключ к победе над опасными для жизни патогенами
- Грязные эмоции: микробы в почве могут влиять на гормоны, связанные с любовью, психическим здоровьем и социальными связями
- Исследование впервые предоставляет прямые доказательства связи между ловкостью рук и эволюцией мозга.
- Кандидатная вакцина против африканской чумы свиней показывает эффективность против некоторых штаммов вируса, но широкая защита остаётся сложной задачей
- Митохондриальный стресс регулирует фосфорилирование LIN-40 для координации ремоделирования хроматина и долголетия
Другие новости на сайте
- Исследование выявило, что помогает группам, работающим над совместными проектами, достигать своих целей
- Новое исследование раскрывает, как пигменты влияют на вес птичьих перьев
- Исследование показало, что люди делают ставки на удачу в будущем, несмотря на знание о том, что результаты случайны.
- TREBLAB предлагает качественный звук и экономию в честь Дня труда: специальные предложения на наушники и колонки!
- Космические камни рассказывают историю общего древнего прошлого
- Что означает глобальный спад бегов борзых для всех собак
- «Победить тайца»: как тайский бокс укрепляет представления о маскулинности у белых мужчин в Таиланде
- Редкие изотопы углерода и кислорода в соседних звёздах проливают новый свет на происхождение этих элементов.
- Простые модели могут превосходить глубокое обучение в прогнозировании климата
- Крупный игрок поставил $2,5 млрд в Ethereum одним движением — подробности