A vizek felszínén úszó, zöldalgák alkotta nyálkát nem tartja sokra a közvélemény, azonban egy új kutatás szerint hatalmas biológiai értéke lehet. A San Diego-i University of California (UCSD) kutatóinak sikerült ugyanis egy ilyen környezetben található algát olyan genetikai módosítással felvértezniük, mely akár a rákellenes terápiában használatos, komplex vegyületek termeléséhez is vezethet.
A kutatók úgy vélik a kísérletek eredményi nagy mennyiségben, alacsony költségek mellett, lehetővé teszik a „designer” fehérjék termeltetését emlős sejtvonalak segítségével. A feltalálok csapata a régóta ismert zöldalgán, a Chlamydonomas reinhardtii-n alkalmazta a módszert, mely új utakat nyithat a rák kezelésében és más humán betegségek ellen is. Minthogy a génmérnökség módszereivel képesek vagyunk pontosan az adott hatóanyagot termeltetni algában, lehetőség van a termeltetés költségeinek drámai csökkentésére” magyarázta Stephen Mayfield, az UCSD biológia professzora.
A Chlamydomonas reinhardtii zöldalga, korábban főleg genetikai modellorganizmusként volt közismert. Az ilyen terápiás hatóanyagokat nem lehet baktériumokban termeltetni, hiszen a prokarioták képtelenek ezen fehérjék komplex, háromdimenziós térszerkezetét kialakítani. De emlőssejtekben sem megoldható a termeltetés, hiszen a toxin megölné a sejteket” –nyilatkozta Mayfield, aki a San Diego-i Center of Algae Biotechnology igazgatója.
A jelen felfedezéshez hosszú út vezetett, melynek első lépcsője az volt, amikor a kutatók öt évvel ezelőtt rájöttek, hogyan tudnak emlős szérum amiloid fehérjét termeltetni az algában. Az ezt követő évben már humán antitesteket is képesek voltak algával előállítani. 2010-ben sikerrel mutatták be, hogyan képes a Chamydomonas olyan komplex fehérjéket produkálni, mint a humán terápiás hatóanyagként ismert vaszkuláris-endotél növekedési faktor (vascular endothelial growth factor (VEGF). Az UCSD egy kutatócsoportjával együttműködésben idén májusban Mayfield csapata egy olyan alga vonalat kezdett el tervezni, ami egy új típusú vakciát fejlesztene a malária ellen. Ha sikerrel járnak, az új fehérje a maláriával fertőzött emberek millióinak segíthetne világszerte.
„A malária elleni vakcina termeltetése zöldalgákkal, megmutatta, hogy megfelelő körülmények mellett az alga nagyszerűen alkalmas arra, hogy igazán összetett, diszulfid hidakkal teli, a megfelelő háromdimenziós struktúrát formáló fehérjéket produkáljon. – folytatta Mayfield. – „az antitestek voltak az első szofisztikált molekulák, melyekkel dolgoztunk. Azonban a malária elleni vakcina egy nagyon bonyolult fehérje, diszulfid hidakkal, ami meglehetősen ritka. Ha tehát ezt meg tudjuk valósítani, akkor kijelenthetjük, hogy szinte bármit képesek vagyunk termeltetni az algával.”
Az eddig megszerzett tudás alapján, a biológusok most egy olyan algát terveztek, mely komplex, két doménből (szerkezeti elemből) álló fehérjét termel. Az egyik domén egy antitestet tartalmaz, amely rákos sejteket ismer fel és kapcsolódik hozzájuk. A fehérje másik doménje egy toxint foglal magába, mely elpusztítja a rákos sejteket. A jelen gyakorlat szerint a gyógyszercégek kétlépéses folyamatban igyekeznek ilyen úgynevezett fúziós fehérjék létrehozásán. Első lépésként az antitest domént fejlesztik kínai hörcsög sejtvonalban (chinese hamster ovary, CHO). Ezután az antitestet tisztítani kell, majd a toxint kémiai úton kapcsolják a sejt külső feléhez, a végső fehérjét pedig ismét tisztítják. A fúziós fehérjék gyártási folyamata a 100.000 dollárt is meghaladja.
„Ehhez képest nekünk két lépés előnyünk van. Először is, egyetlen fehérjébe építettük, egyetlen gén által termeltetve az antitest és a toxin alegységeket, így csak egyetlen tisztítási lépés van. Másodszor, mivel CHO sejtvonal helyett algát használunk, hatalmas különbségek vannak (előnyünkre) a gyártási költségekben. Az összetevők a gyógyszeripari gyakorlattal megegyezően működnek a rákos sejtek felkutatásában és a tumor fejlődés megállításában, a patkányokon végzett tesztek alapján. Az emlőssejtekkel ellentétben az alga azonban nem pusztul el a toxint is tartalmazó fúziós fehérje hatására, hiszen a termelődés a kloroplasztiszban lokalizált.
„A fehérje a kloroplasztiszban elkülönítve található – emeli ki Mayfield –ahol a sejt többi részétől eltérő a fehérje összetétel, ezek pedig nem reagálnak negatívan a toxin jelenlétére. Azonban ha a fúziós fehérje kiszivárogna a sejtorganellumból, az a sejt halálához vezetne. Lenyűgöző, hogy szó szerint több ezer kópiányi fúziós fehérje van a kloroplasztiszon belül, de egyetlen egy sem szökik ki onnan.” A kutatás következő lépéseként még összetettebb, sokdoménes fehérjék előállítását tervezik.
Forrás: Redorbit, Kép