Новый метод управления синтетическими генами, разработанный учеными из Массачусетского института технологий (MIT, США), может помочь в тонкой настройке производства моноклональных антител, которые используются для лечения рака, и других полезных белков, сообщает MIT. Подробно разработка описана в журнале Nature Communications.
Многие терапевтические белки, в том числе моноклональные антитела, производятся в больших биореакторах, содержащих клетки млекопитающих. Несколько лет назад исследователи из Центра синтетической биологии Массачусетского технологического института начали работать с Pfizer Inc. над проектом по разработке инструментов синтетической биологии, с помощью которых можно было бы увеличить производство этих полезных белков, которые можно использовать для лечения заболеваний.
Для этого ученые нацелились на промоторы генов, которые они хотели активировать. Во всех клетках млекопитающих гены имеют промоторную область, которая связывается с факторами транскрипции — белками, запускающими транскрипцию гена в информационную РНК.
В предыдущей работе ученые разработали синтетические факторы транскрипции, в том числе белки, которые помогают активировать гены-мишени. Однако эти белки и большинство других типов синтетических факторов транскрипции должны быть переработаны для каждого гена, на который они нацелены, что делает их разработку сложной и трудоемкой.
В 2013 году исследователи разработали фактор транскрипции на основе CRISPR, который позволил им легче контролировать транскрипцию встречающихся в природе генов в клетках млекопитающих и дрожжей. В новом исследовании авторы намеревались развить эту работу, чтобы создать библиотеку синтетических биологических частей, которые позволили бы им доставлять трансген — ген, который обычно не экспрессируется клеткой — и точно контролировать его экспрессию.
Система, которую разработали исследователи, включает в себя несколько компонентов. Одним из них является транскрибируемый ген вместе с «операторной» последовательностью, состоящей из ряда сайтов связывания искусственных транскрипционных факторов. Другим компонентом является направляющая РНК, которая связывается с этими операторными последовательностями. Наконец, система также включает домен активации транскрипции, присоединенный к «выключенному» белку Cas9. Когда Cas9 связывается с направляющей РНК в искусственно созданном промоторном сайте, фактор транскрипции на основе CRISPR может включать экспрессию гена.
Промоторные сайты, используемые для этой синтетической системы, были разработаны таким образом, чтобы они отличались от встречающихся в природе промоторных сайтов и чтобы система, таким образом, не влияла на гены в собственных геномах клеток.
Разработчики протестировали свою систему на нескольких типах клеток млекопитающих, в том числе на клетках яичника китайского хомяка, которые обычно используются для производства терапевтических белков в промышленных биореакторах. Они обнаружили очень похожие результаты в клетках хомяка и других протестированных ими клетках, включая миобласты (предшественники мышечных клеток) мыши и крысы. эмбриональные клетки почек человека и индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки.
Результаты показали, что система может работать в различных клетках млекопитающих с очень стабильными результатами. Ее можно использовать для разных типов клеток и разных ген-мишеней – и получить ожидаемый результат.
[Фото: MATTHEW DANIELS]
