Бактерии как фабрики для производства противораковых препаратов
Исследователи из Центра биологической устойчивости Фонда Ново Нордиск (Дания) разработали метод производства ферментов P450, которые растения используют для защиты от хищников и микробов, в бактериальных клеточных фабриках. Этот процесс может облегчить производство больших количеств этих ферментов, которые также участвуют в биосинтезе активных ингредиентов противораковых препаратов.
P450 — это тип цитохрома, специализированного фермента. Растения используют их для синтеза химических соединений с различными функциями, но главным образом для защиты от травоядных, насекомых и микробов.
«Эти мощные соединения можно использовать в качестве активных ингредиентов в лекарствах для лечения таких заболеваний, как рак и псориаз», — сообщил агентству SINC ведущий автор исследования, испанский учёный Дарио Васкес-Альбасете. Результаты работы, проведённой в Центре биологической устойчивости Фонда Ново Нордиск (исследовательский центр при Техническом университете Дании), опубликованы в журнале Biotechnology and Bioengineering.
По словам Васкес-Альбасете, новая технология — значительный шаг вперёд, так как растения производят ферменты P450 в очень малых количествах, их экстракция очень сложна, а иногда приходится использовать загрязняющие химические процессы синтеза с применением нефтепродуктов. Кроме того, некоторые виды растений, например, тис (Taxus baccata), из которого получают противораковый препарат Таксол, находятся под угрозой исчезновения.
Крупномасштабное производство
«Мы разработали инструменты, которые позволят бактериальной молекулярной машинерии распознавать растительные белки, производящие эти соединения. Цель — использовать бактерии, поскольку они способны быстро расти в контролируемых ферментерах, что позволяет производить большие количества ферментов», — говорит исследователь.
Для достижения результатов учёные модифицировали и перенесли гены P450 из растений в бактерии E. coli, чтобы проверить, смогут ли микробы производить больше этих ферментов, чем существующие методы.
Васкес-Альбасете поясняет, что для правильной экспрессии ферментов бактериями соответствующую последовательность ДНК часто необходимо модифицировать, чтобы облегчить её «декодирование» бактериальной системой.
В ходе исследования команда разработала набор «вспомогательных» последовательностей ДНК, позволивший экспрессировать в E. coli около 50 ферментов P450 из разных растений.
Некоторые из этих ферментов участвуют в синтезе природного соединения ингенола, используемого для лечения псориаза и в настоящее время производимого традиционными химическими методами. Другие P450 используются для производства противоракового препарата Таксол.
Исследователь подчёркивает, что растения генерируют множество интересных соединений для защиты от солнца, хищников, обезвоживания и т.д. «Многие из них синтезируются ферментами P450, функция которых всё ещё мало изучена, поэтому существует огромный потенциал для открытия новых соединений».