Sản xuất các protein tái tổ hợp

Nuôi cấy tế bào thực vật đã được sử dụng để sản xuất các sản phẩm tự nhiên cách đây hơn 20 năm và gần đây hơn chúng được dùng để sản xuất các protein tái tổ hợp. Protein tái tổ hợp (protein ngoại lai) là protein tự nhiên được sửa đổi bằng công nghệ gen nhằm nâng cao hoặc thay đổi hoạt tính của chúng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sản xuất các protein tái tổ hợp Sản xuất các protein tái tổ hợpNuôi cấy tế bào thực vật đã được sử dụng để sản xuất các sản phẩm tự nhiêncách đây hơn 20 năm và gần đây hơn chúng được dùng để sản xuất cácprotein tái tổ hợp. Protein tái tổ hợp (protein ngoại lai) là protein tự nhiênđược sửa đổi bằng công nghệ gen nhằm nâng cao hoặc thay đổi hoạt tính củachúng. Tương tự như các tế bào vi sinh vật, các tế bào thực vật rất thích hợpcho các nguyên liệu tái tổ hợp do chúng có thể sinh trưởng trên môi trườngtương đối đơn giản không cần bổ sung protein, nhưng do chúng là các sinhvật eukaryote bậc cao nên có thể tiến hành các biến đổi hậu dịch mã nhưtrong tế bào của người. Nếu protein ngoại lai được sản xuất trong nuôi cấy tếbào và được tiết ra trong môi trường, nhiều hơn phần được tích lũy trong tếbào, thì việc thu hồi và tinh sạch sản phẩm có thể được tiến hành mà khôngcó nhiều protein nhiễm bẩn. Các protein có nguồn gốc thực vật an toàn chongười hơn các protein có nguồn gốc từ tế bào động vật bởi vì các chất nhiễmbẩn và virus thực vật không phải là tác nhân gây bệnh ở người. Ngoài ra, nuôicấy tế bào thực vật cũng là một công cụ thực nghiệm thuận lợi cho việc khảosát sự sản xuất protein ngoại lai trong cây hoàn chỉnh (whole plants).Thực vật chuyển gen hiện nay được xem là hệ thống sản xuất rất kinh tế choviệc sản xuất các protein ngoại lai như kháng thể, enzyme và hormone. Sảnxuất thương mại một số protein của vi khuẩn và động vật đã được tiến hànhbằng thực vật. Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của sảnxuất protein dựa trên cơ sở thực vật là hiệu suất của protein ngoại lai hoặcnồng độ của sản phẩm được tích lũy trong sinh khối. Theo đó, người ta đãchú ý cải thiện sự biểu hiện gen ngoại lai trong cây chuyển gen thông quaviệc phát triển các promoter tốt hơn, chọn lọc các dòng chuyển gen ổn định,và ức chế gen im lặng (silence gene). Tuy nhiên, một yếu tố quan trọng là sựđứt gãy protein ngoại lai đã làm giảm nồng độ của sản phẩm chức năng trongmô thực vật sau khi các phân tử được tổng hợp và lắp ráp. Sự đứt gãy proteinngoại lai đã làm bẩn sản phẩm với các đoạn protein mất hoạt tính, và người tacũng gặp khó khăn khi loại bỏ các protein đứt gãy này trong các hoạt độngthu hồi protein chức năng ở sản xuất quy mô lớn. Tìm hiểu chi tiết về vị trí vàcơ chế của sự đứt gãy ở nội và ngoại bào là rất cần thiết để có thể phát triểnphương pháp sao cho giảm thiểu được sự tổn thất protein ở hậu sau dịch mã.1. GM-CSF ngườiGM-CSF người (human granulocyte macrophage-colony stimulate factor), làmột trong bốn glycoprotein đặc biệt kích thích quần lạc đại thực bào của tếbào bạch cầu hạt tổ tiên sản sinh ra các bạch cầu hạt, đại thực khuẩn và hailoại tế bào máu trắng quan trọng. GM-CSF người được ứng dụng lâm sàngtrong điều trị bệnh giảm bạch cầu trung tính (neutropenia) và bệnh thiếu máukhông tái tạo (aplastic anemia). Sử dụng GM-CSF người trong cấy ghép tủyxương đã giảm thiểu đáng kể nguy cơ nhiễm trùng do chúng kích thích tăngtổng số bạch cầu trung tính. GM-CSF người đã được biểu hiện trong nhiều cơthể vật chủ khác nhau như: E. coli, nấm men, A. niger, tế bào động vật có vúvà tế bào thực vật, và hiện nay được sản xuất để dùng trong lâm sàng.Bảng 7.3. Một số protein tái tổ hợp được sản xuất bằng nuôi cấy tế bào thựcvật. Proteinđượcbiểuhiện Loàithựcvật Nhântốsinhtrưởngbiểumôngười Nicotianatabacum Hormonesinhtrưởngởngười N.tabacum Albuminhuyếtthanhngười N.tabacum,Solanumtuberosum Nhântốsinhtrưởngở cáhồi N.tabacum α-interferonngười Oryzasativa Hirudin(chốngđôngmáu) N.tabacum Erythropoietinngười N.tabacumα andβhaemoglobinngười N.tabacumHumanmuscariniccholinergicreceptors N.tabacumGM-CSFchuột N.tabacumInterleukin-2vàInterleukin-4người N.tabacumAlkalinephosphatasenhauthaingười N.tabacumα1-antitrypsinngười O.sativaHBsAg N.tabacum,Glycinemax N.tabacum,O.sativa,GM-CSFngười LycopersicumesculentumKhángthểđơndòng(Mab)chốngHBsAg N.tabacum Lysozymengười O.sativa Mabchuỗinặng N.tabacum IgG2b/κchuột N.tabacum ĐoạnkhángthểscFv N.tabacum,O.sativa ĐoạnkhángthểbiscFv N.tabacum IgG2b/κkíchthướchoànchỉnh N.tabacum Chuỗinặngγđơndòngcủachuột N.tabacum Bryodin1 N.tabacum2. Kháng thể IgG1 của chuộtĐã được sản xuất bằng cách nuôi cấy rễ tơ và tế bào dịch huyền phù của câythuốc lá (Nicotiana tabacum) chuyển gen. Để thực hiện ...