Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Тра нсгенные животные, как продуценты ценных биологически активных белков, имеют ряд преимуществ перед микроорганизмами и клеточными системами.
Белки млекопитающих, продуцируемые микроорганизмами не могут быть нормально гликолизированы, В-гидроксилирова ны или карбоксилированы. В простых рекомбинантных систе мах микроорганизмов это в большинстве случаев или невоз можно, или возможно, но с недостаточной точностью, что при водит к изменению структуры протеинов и, как следствие, н снижению их биологической активности.
Получаемые новые белки в линиях генноинженерных клеток млекопитающих могут быть в некоторых случаях правильно модифицированы, с активностью, сравнимой с нативными протеинами, по выход белка из культуральных клеток в основном низкий. К тому же создание клеточных культур является сложной и дорогой процедурой. Промышленные реакторы, в которых клетки выращиваются, также являются дорогими, как в отношении их стоимости, так и в отношении их обслуживания. Трансгенные животные могут быть трудно создаваемыми и дорогими, но однажды созданная линия таких животных воспроизводит себе подобных, они легко размножаются и их содержание сравнительно дешево и, в принципе, могут продуцировать чрезвычайно большое количество белков с низкой стоимостью.
Гетерогенные белки могут быть получены большинством тканей тела животного. Путем сочетания структурных генов со специфическими регуляторными элементами можно добиться экспрессии трансгенов в определенных органах.
Наибольший прогресс в производстве трансгенных биореакторов был достигнут в целенаправленной трансгенной экспрессии в эпителиальные клетки молочной железы и производстве белков с молоком. Структурный ген, связанный с промотором гена молочного протеина, в первую очередь будет экспрессироваться в клетках молочной железы.
Одним из основных этапов в получении трансгенных животных, продуцирующих гетерогенный белок с молоком, является
идентификация промотора, который будет направлять экспрессию в секреторный эпителий молочной железы. В настоящее время выделены гены и промоторы aSl-казеина, Р-казеина, a-лактоальбумина, р-лактоглобулина и сывороточного клелого протеина (WAP).
Использование молочной железы как места производства чужеродных протеинов обосновывается огромной синтетической белковой продуктивностью молочной железы. Общая концентрация эндогенных молочных белков в зависимости от вида находится в пределах 2—10% (табл. 4.13), т. е. на уровне 20—100 граммов на литр. Если еще нет возможности получать такое же количество рекомбинантного белка из 1 л молока, то выделение одного и более граммов такого белка уже достаточно для коммерческого производства фармацевтически важных белков.
Таблица 4.13. Содержание белка в молоке разных видов животных по В.И. Георгиевскому
Вид ЖИВОТНОГО Содержание белка в молоке, %
Кобыла 2,2
Корова 3,3
Коза 3,7
Свинья 4,9
Овца 5,8
Собака 7,1
Крольчихг 10,4
Среди рекомбинантных белков, полученных из молока трансгенных животных, известны следующие: человеческий белок С, антигемофильный фактор IX, альфа-1-антитрипсин, тканевый плазменный активатор, лактоферин, человеческий сывороточный альбумин, интерлейкин-2, урокиназа и химозин. За исключением альфа-1-антитрипсина и химозина работы по получению большинства других белков не достигли стадии, которая бы представляла коммерческий интерес. В большинстве проектов эта работа на стадии экспериментов, когда генная конструкция оценивается лишь на трансгенных мышах.
Что же касается человеческого альфа-1-антитрипсина и химозина, то получение этих рекомбинантных протеинов уже находится на стадии, близкой к коммерческой.
Группа ученых в Эдинбурге (Великобритания) в 1992 г. получила трансгенных овец с человеческим геном альфа-1-анти-трипсина и бета-глобулиновым промотором. У четырех овец содержание этого белка составляет более 1 г/л, а одна овца сна-
чала продуцировала 60 r/л, а затем стабилизовалась на 35 г/л, что соответствует половине всех белков в молоке. Все овцы здоровы и не имеют каких-либо нарушений лактации. При таком уровне продукции белка может быть получено более 10 кг бел* ка от одного животного в год, что достаточно для 50 пациентон при лечении эмфиземы легких.
Группа ученых в Москве (Л.К- Эрнст, Г. Брем, М.И. Прокофьев, И.Л. Гольдман и др.) получила трансгенных овец с геном химозина, которые продуцируют с молоком в среднем 200—300 мг фермента химозина в 1 л молока. Этот новый источник получения химозина — основного компонента для производства сыра—может заменить традиционный способ его получения из сычугов молочных телят и ягнят, так как его стоимость будет в 5—10 раз ниже. Из трех литров молока трансгенной овцы можно получить такое количество химозина, которое достаточно для производства одной тонны сыра из коровьего молока.
