Генная оптимизация повышает эффективность растительных лекарств
Исследователи из Университета Пенсильвании под руководством профессора Генри Даниелла разработали метод, который значительно повышает способность растений производить терапевтические белки для лекарств.
Проблема и гипотеза
Платформа на основе генетически модифицированных растений (салата и табака) успешно производила бактериальные и короткие человеческие белки для вакцин и лечения малярии или гемофилии. Однако она плохо справлялась с экспрессией вирусных генов и длинных человеческих генов. Учёные предположили, что причина — в различиях использования генетического кода (кодонов) у прокариот (к которым относятся хлоропласты растений) и эукариот (людей).
Метод: оптимизация кодонов
Белки строятся из аминокислот, каждая из которых кодируется одним или несколькими трёхбуквенными кодонами ДНК. Разные организмы предпочитают разные кодоны для одной и той же аминокислоты. Команда:
- Проанализировала геномы 133 видов растений, чтобы определить их предпочтительные кодоны.
- На основе анализа создала бесплатное программное обеспечение, которое преобразует любую заданную последовательность ДНК в версию, оптимизированную для салата или табака.
Результаты
В тестах сравнили экспрессию нативных и оптимизированных генов для двух белков:
- Фактор свёртывания для терапии гемофилии: оптимизация повысила уровень экспрессии в 5–6 раз.
- Белок полиовируса для вакцины: уровень экспрессии вырос примерно в 26 раз.
Значение
Работа решает ключевые вопросы регуляторов (например, FDA):
- Повышение уровня экспрессии белка в растениях.
- Точное количественное определение дозы в готовых партиях (с помощью разработанного совместно с Novo Nordisk метода с использованием зондов).
«Теперь, когда мы решили эти проблемы, мы как никогда близки к тому, чтобы доставить эти терапии в клинику», — говорит Генри Даниелл.