26 ноября 2023, 12:00

Усовершенствованные плазмиды облегчат получение терапевтически значимых белков

Биотехнологи всего мира используют клетки яичника китайского хомячка CHO, чтобы производить самые разные терапевтически важные белки, например антитела, гормоны, факторы свертывания крови. Для того, чтобы клетки нарабатывали нужное вещество, в них искусственно вводят плазмиду, то есть кольцевую молекулу ДНК, содержащую ген интересующего белка. А чтобы синтез шел стабильно и в больших количествах, этот ген помещают под контроль сильного промотора — регуляторной генетической последовательности, которая обеспечивает постоянную активность гена, а значит и наработку белка.

Ранее ученые из лаборатории биоинженерии клеток млекопитающих ФИЦ Биотехнологии РАН разработали вектор, позволяющий синтезировать в клетках яичника китайского хомячка факторы свертывания крови VIII и IX в необычно больших количествах, а также фолликулостимулирующий гормон человека. Эти белки применяются в медицине для лечения гемофилии и болезней женской репродуктивной системы соответственно.

Однако полученные авторами векторные плазмиды были довольно большими по размеру (около 12 тысяч пар нуклеотидов), что негативно отражалось на их способности встраиваться в геном клеток. Поэтому в новой работе исследователи попытались уменьшить векторную плазмиду, удаляя из нее участки ДНК, окружающие промотор и терминатор гена два «балластных» участка, никак не влияющих на активность гена. В результате ученые получили 6 различных плазмид размером от 13 до 8 тысяч пар нуклеотидов.

Чтобы проверить стабильность усовершенствованных плазмид, исследователи встроили в них ген зеленого флуоресцентного белка, по свечению которого можно точно отслеживать, как работает плазмида в клетке. Затем полученные конструкции ввели в клетки яичника китайского хомячка, селекцией отобрали такие клетки, в которых плазмида встроилась в геном и затем размножили копии встроенных плазмид при помощи геномной амплификации.

Наблюдения в течение 80 дней за отобранными клетками показали, что наработка встроенного в плазмиду белка сохраняется длительное время, при этом активность его синтеза несколько уменьшается для всех вариантов плазмид, но намного сильнее (в 3 раза) падает для плазмиды, в которой удалены все регуляторные участки ДНК перед самим промотором EEF1A1 Такая же низкая стабильность работы целевого гена фиксировалась для широко распространенных в биофармацевтике контрольных плазмид с вирусным промотором CMV. Среди укороченных плазмид с промотором EEF1A1 была отобрана такая, в которой целевой белок синтезировался на 20% быстрее, чем в исходной длинной плазмиде. Поэтому ее можно использовать для промышленной наработки терапевтически значимых молекул. Препарат этой векторной плазмиды был депонирован в международной коллекции Addgene и может бесплатно использоваться учеными. В России и Белоруссии препараты плазмиды для научных исследований могут быть получены у авторов статьи.

«Укороченные плазмиды перспективны в качестве векторов потому, что они так же хорошо, как и исходные длинные плазмиды сохраняются в клетках, но с них быстрее нарабатывается нужный белок. Так, наши эксперименты показали, что скорость синтеза целевого белка можно увеличить на 20%, просто удалив из плазмиды функционально незначимые последовательности. Сейчас мы уже применили новый вариант вектора для создания промышленного продуцента одного из гонадотропных гормонов и готовим материалы к публикации», — рассказывает Иван Воробьев, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биоинженерии клеток млекопитающих ФИЦ Биотехнологии РАН.

Результаты исследования опубликованы в журнале PeerJ.

Источник:  Пресс-служба ФИЦ Биотехнологии РАН

Лаборатории из новости

Публикации из новости

Читайте также

Разработан способ редактировать гены некодирующих РНК
Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Некодирующие РНК регулируют работу генов, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие наследственных, инфекционных (ВИЧ, гепатиты В, С), иммунологических и опухолевых заболеваний. Полученные данные помогут разобраться в механизмах этих болезней, а также предложить новые подходы к их лечению.
Генетика
Клеточная биология
Молекулярная биология
27 сентября 2023
Найдена новая форма жизненно важных белков — актинов
Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института цитологии РАН, Объединенного института ядерных исследований и Университета Южной Флориды (США) изучили инактивированную форму белка актина. Это исследование поможет в понимании механизмов функционирования ядра живой клетки — органеллы, в которой сосредоточен наследственный аппарат, и в разработке новых методов терапии возрастных заболеваний.
Клеточная биология
Микробиология
Молекулярная биология
11 февраля 2024
Раскрыты особенности структурной и регуляторной эволюции генов человека
Ученые Сеченовского Университета и МФТИ впервые в мире сравнили скорость регуляторной и структурной эволюции отдельных генов, а также целых молекулярных путей, в которые вовлечены продукты многих генов. Исследование открыло ранее неизвестные особенности молекулярной эволюции генов человека, что впоследствии послужит основной для новых разработок, в том числе в поиске путей лечения различных заболеваний.
Генетика
Молекулярная биология
Эволюционная биология
Эволюция
7 февраля 2024
Соседние с опухолью клетки отличаются от здоровых клеток человеческого тела
Международный коллектив представил результаты исследования о воздействии раковых образований на соседние ткани. Ранее это воздействие детально не изучалось. Полученные данные помогут разработать более эффективные методы лечения онкологических заболеваний и создать лекарственные препараты нового поколения.
Исследования рака
Клеточная биология
Молекулярная биология
Онкология
24 января 2024
Глиомные клетки обмениваются друг с другом вирус-подобными частицами с мРНК
Ученые из МФТИ с коллегами выяснили, что клетки глиомы — опухоли мозга — могут обмениваться генетической информацией с помощью вирус-подобных частиц. Они формируются при участии белка вирусного происхождения, который образует капсидные контейнеры для мРНК. Результат исследования поможет разобраться в биологии развития глиом — наиболее распространенной и опасной формы рака головного мозга.
Вирусология
Генетика
Клеточная биология
6 января 2024
Стареющие клетки с высоким уровнем белка p16 препятствуют омоложению тканей
Накопление клеток с большим количеством белка p16 препятствует омоложению тканей. К такому выводу ученые пришли после экспериментов, которые показали: если удалить «стареющие» клетки, богатые р16, то культуры, проходящие процедуру ре-программирования, приобретают признаки стволовых клеток эффективнее, возвращая свою «молодость». Это открытие поможет в разработке подходов для замедления старения и увеличения продолжительности и качества жизни.
Клеточная биология
Молекулярная биология
Цитология
13 октября 2023