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研究人员正在使重组蛋白药物变得便宜

导读被设计用来生产高价值重组蛋白药物的哺乳动物细胞系也会产生不需要的蛋白质,从而增加了生产这些药物的总成本。这些相同的蛋白质也会降低药

被设计用来生产高价值重组蛋白药物的哺乳动物细胞系也会产生不需要的蛋白质,从而增加了生产这些药物的总成本。这些相同的蛋白质也会降低药物的质量。在《自然通讯》的一篇新论文中,来自加州大学圣地亚哥分校和数据传输单位的研究人员表明,他们的基因组编辑技术可以大规模消除主力生产的重组蛋白药物中高达70%的污染蛋白。哺乳动物细胞——中国仓鼠卵巢细胞。

利用该团队的CRISPR-Cas介导的基因编辑方法,研究人员证明了对所研究的哺乳动物细胞系进行纯化的需求显著降低。这项工作可以降低生产成本,提高药品质量。

目前,重组蛋白在主要药物中的销售额最高,包括用于治疗从关节炎到癌症等复杂疾病的药物,甚至通过中和抗体来对抗传染病(如新冠)。然而,这些药物的价格使它们无法满足世界上许多人的需求。成本高的部分原因是它们是在实验室的培养细胞中生产的。这些药物的主要成本之一是纯化,这可能占制造成本的80%。

在一项国际合作中,加州大学圣地亚哥分校和数据传输单位的研究人员最近展示了保护重组蛋白药物质量的潜力,同时显著提高了其纯化前的纯度,例如2020年4月发表在《自然通讯》杂志上的“Multiplex secretome engineering”。

加州大学圣地亚哥分校儿科学和生物工程副教授内森e刘易斯(Nathan E. Lewis)解释说:“中国仓鼠卵巢(CHO)细胞等细胞已经被培养并用于生产许多领先的药物。”圣地亚哥加州大学CHO系统生物学中心。“然而,除了我们想要的药物,细胞还可以产生至少数百种自身蛋白,并将其分泌到肉汤中。问题是这些蛋白质中的一些会降低药物的质量或引起药物的不良副作用。这就是为什么有如此严格的净化规则,因为我们想要最安全、最有效的药物。”

这些分泌的宿主细胞蛋白(HCP)将被小心地从每批药物中去除,但在去除这些宿主细胞蛋白之前,它们将降低药物的质量和疗效。每一步纯化都可以去除或进一步破坏药物。

生物可持续性研究数据传输单元中心CHO核心设施主任Bjorn Voldborg说:“在我们研究计划的早期阶段,我们一直想知道这些被污染的宿主细胞分泌的蛋白质中,有多少可以被去除。”

2012年,诺和诺德基金会授予巨资支持数据传输单位(DTU)生物可持续性中心在CHO细胞研究和基因组学、系统生物学和大规模基因组编辑技术开发方面的开创性工作。加州大学圣地亚哥分校。这为第一个可公开获得的CHO细胞基因组序列提供了资金,并提供了一个独特的机会,将合成生物学与系统生物学相结合,合理地设计和转化CHO细胞用于生物制药生产。

该研究在DTU的主要作者Stefan Kol解释说:“如果宿主细胞蛋白质构成了显著的代谢需求,降低了产品质量或在整个下游纯化过程中保持不变,可能会出现问题。”“我们假设,通过几轮CRISPR-Cas介导的基因编辑,我们可以逐渐降低宿主细胞的蛋白质水平。目前,考虑到有成千上万的个体,我们预计不会对HCP分泌产生重大影响。”

这项工作是基于2020年初发表的有前途的计算工作。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种在CHO细胞中生产重组蛋白的计算模型,该模型于今年早些时候发表在《自然通讯》上。贾希尔古铁雷斯,前生物工程博士。加州大学圣地亚哥分校的一名学生使用该模型量化了CHO分泌组中产生的每个宿主细胞蛋白质的代谢成本。在加州大学圣地亚哥分校儿科系项目科学家奥斯汀蒋(Austin Chiang)的帮助下,发现相对少量的分泌蛋白占据了细胞能量和资源的大部分。因此,消除显性污染蛋白的想法可能会释放出大量不可忽视的细胞资源,保护药品质量。作者在CHO细胞中鉴定并去除了14种污染宿主细胞的蛋白质。通过这样做,他们按质量消除了高达70%的污染蛋白质,并显示出纯化要求的显著降低。

这些修饰可以与研究小组确定的其他有利的基因修饰相结合,以更低的成本获得更高质量的药物。

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