Инженерные водоросли производят сложный противораковый «дизайнерский» препарат
Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего успешно генетически модифицировали водоросли для производства сложного и дорогого терапевтического препарата для лечения рака.
Их достижение, описанное в статье в The Proceedings of the National Academy of Sciences, открывает путь к производству этих и других «дизайнерских» белков в больших количествах и гораздо дешевле, чем это возможно в клетках млекопитающих.
- Ключевое преимущество: Возможность резкого снижения стоимости препаратов.
- Уникальность системы: Водоросли способны производить сложные белки, которые невозможно получить в бактериях (не умеют правильно сворачивать белки) или клетках млекопитающих (токсичные компоненты убили бы клетку).
Работа является кульминацией семи лет исследований, доказавших, что зеленая водоросль Chlamydomonas reinhardtii может производить широкий спектр терапевтических белков человека эффективнее, чем бактерии или клетки млекопитающих.
Эволюция метода:
- Производство сывороточного амилоидного белка млекопитающих.
- Производство человеческого антитела.
- Производство сложных лекарств (например, VEGF).
- Создание сложной вакцины против малярии (май 2021 года), доказавшее способность водорослей корректно сворачивать белки с множеством дисульфидных связей.
Новое достижение:
Ученые создали в водорослях сложный фузионный белок с двумя доменами:
- Антительный домен — находит и связывается с раковой клеткой.
- Токсичный домен — убивает связанную раковую клетку.
Преимущества перед традиционным производством:
- Одноэтапный процесс: Водоросли производят цельный фузионный белок (один ген → одна очистка). В промышленности антитело и токсин производят отдельно в клетках яичников китайского хомячка (CHO), а затем химически соединяют.
- Колоссальное снижение стоимости: Производство в водорослях обойдется в доли стоимости традиционного метода (более $100 000 за курс).
- Безопасность для водорослей: Белок производится и секвестрируется внутри хлоропластов, чьи собственные белки не чувствительны к токсину. Утечка даже одной молекулы убила бы клетку, но этого не произошло.
Эксперименты подтвердили, что полученное из водорослей соединение работает аналогично дорогому аналогу: находит раковые клетки и подавляет развитие опухолей у лабораторных мышей.
Перспективы:
Метод позволяет задуматься о создании в водорослях еще более сложных «дизайнерских» белков с несколькими функциональными доменами, которые не существуют в природе — например, объединяющих таргетинг на определенный тип клеток с активацией в них нужной функции (рост кости, генерация нейронов).