Пробив в медицината: генетично модифицирани дрожди за първи път станаха източник на човешкия ензим DNase1 – това ще промени подхода към лечението на COVID-19, сепсиса и инсулта
Възможно е точно дрождите да спасят живота ви.
Протеинът DNase1 е едно от най-старите биологични средства, познати на медицината. Използва се от 1958 година, в това число за лекуване на муковисцидоза. Производството му обаче е обвързвано с високи разноски: за приемането на DNase1 се употребяват така наречен имортализирани кафези на китайски хамстер, чието развъждане изисква обилни запаси. Много по-лесно и на ниска цена би било този протеин да се синтезира благодарение на кафези от дрожди – и това към този момент е допустимо.
Екип под управлението на доктор Маркус Напирей от Катедрата по анатомия и молекулярна ембриология в Рурския университет в Бохум, който се управлява и от професор Беате Бранд-Забери, за първи път съумя да реализира производството на човешка DNase1 в кафези от дрожди. Изследването е оповестено в списание PLOS One.
Методът се основава на потреблението на дрождевата гъба Pichia pastoris, която от дълго време се употребява сполучливо в биотехнологиите. Генетичната информация за стремежи протеин се вкарва в клетките на дрождите благодарение на електрически подтик и синтетична ДНК. Клетките интегрират този материал в генома си и стартират да възпроизвеждат кодирания протеин. Според Напирей дрождите превъзхождат клетките на бозайниците: развъждането им е по-евтино, възпроизвеждат се по-бързо и са по-малко податливи на вирусни инфекции.
В рамките на своята дисертация докторантът Ян-Оле Кришек, работещ под управлението на Napirey и професор Ханс Георг Манхерц, съумява за първи път да получи, пречисти и окачестви човешка DNase1, синтезирана от Pichia pastoris. Учените са сюрпризирани, че равнището на произвеждане на човешкия протеин е доста по-ниско от това на сходната миша DNase1, макар 82-процентното припокриване на първичната конструкция. Една от аргументите е в особеностите на триизмерното нагъване на молекулите, което мощно въздейства върху успеваемостта на синтеза.
Протеинът DNase1 играе значима роля в организма: той разцепва извънклетъчната ДНК, която се появява в тъканите вследствие на клетъчна гибел или имунни реакции. Това е от изключително значение при муковисцидоза, когато в бронхите се образува гъста слуз с високо наличие на ДНК. Вдишването на DNase1 прави слузта по-течна, което улеснява дишането и отхрачването на храчките. Днес лекарството се създава от епителни кафези от яйчници на хамстер и се употребява от 1993 година насам.
Но спектърът от евентуални приложения на DNase1 е доста по-широк. Протеинът взе участие в разграждането на така наречен извънклетъчни клопки за неутрофили (NET), които оказват помощ в битката с бактериите, само че при сепсис или тежък COVID-19 несъразмерното им формиране може да докара до микротромбоза. Учените считат, че DNase1 може да се употребява за разтваряне на такива съсиреци. Освен това този протеин се изследва като средство за премахване на запушвания в мозъчните артерии при исхемични инсулти.
Резултатите на екипа от Бохум биха могли да бъдат значима стъпка към по-евтино и мащабируемо произвеждане на DNase1 въз основата на дрожди, проправяйки пътя към по-широките му медицински приложения. Подобни пробиви в биотехнологиите демонстрират по какъв начин актуалните технологии могат да провокират гражданска война в производството на медицински медикаменти.
