โปรตีนเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยสายพอลิเปปไทด์หนึ่งสายหรือมากกว่าซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน แม้ว่าข้อมูลที่จำเป็นสำหรับชีวิตจะถูกเข้ารหัสใน DNA หรือ RNA แต่โปรตีนลูกผสมยังทำหน้าที่ทางชีวภาพที่หลากหลายในสิ่งมีชีวิต รวมถึงการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ การป้องกัน การสนับสนุน การเคลื่อนไหว และการควบคุม ตามหน้าที่ในร่างกาย สารเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ เช่น แอนติบอดี เอนไซม์ ส่วนประกอบโครงสร้าง เนื่องจากมีหน้าที่ที่สำคัญ สารประกอบดังกล่าวได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นและใช้กันอย่างแพร่หลาย
ในอดีต วิธีหลักในการได้โปรตีนลูกผสมคือการแยกโปรตีนออกจากแหล่งธรรมชาติ ซึ่งมักจะไม่มีประสิทธิภาพและใช้เวลานาน ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีโมเลกุลชีวภาพทำให้สามารถโคลน DNA ที่เข้ารหัสชุดของสารเฉพาะให้เป็นเวกเตอร์การแสดงออกของสาร เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ เซลล์แมลง และเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
พูดง่ายๆ ก็คือ โปรตีนลูกผสมถูกแปลโดยผลิตภัณฑ์ DNA จากภายนอกเป็นเซลล์ที่มีชีวิต การรับพวกเขามักจะเกี่ยวข้องกับสองขั้นตอนหลัก:
- การโคลนโมเลกุล
- การแสดงออกของโปรตีน
ปัจจุบัน การผลิตโครงสร้างดังกล่าวเป็นหนึ่งในวิธีการที่ทรงพลังที่สุดที่ใช้ในทางการแพทย์และชีววิทยา องค์ประกอบนี้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการวิจัยและเทคโนโลยีชีวภาพ
คำแนะนำทางการแพทย์
โปรตีนลูกผสมให้การรักษาที่สำคัญสำหรับโรคต่างๆ เช่น เบาหวาน มะเร็ง โรคติดเชื้อ ฮีโมฟีเลีย และโรคโลหิตจาง สูตรทั่วไปของสารดังกล่าวรวมถึงแอนติบอดี ฮอร์โมน อินเตอร์ลิวกิน เอนไซม์ และสารต้านการแข็งตัวของเลือด มีความต้องการเพิ่มขึ้นสำหรับสูตรผสมลูกผสมสำหรับการใช้ในการรักษา ช่วยให้ขยายวิธีการรักษาได้
โปรตีนลูกผสมที่ดัดแปลงพันธุกรรมมีบทบาทสำคัญในตลาดยารักษาโรค ในปัจจุบัน เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมผลิตสารรักษาโรคได้มากที่สุด เนื่องจากสูตรของพวกมันสามารถผลิตสารที่เหมือนธรรมชาติคุณภาพสูงได้ นอกจากนี้ โปรตีนบำบัดโรครีคอมบิแนนท์ที่ผ่านการรับรองจำนวนมากยังผลิตในอี. โคไล เนื่องจากพันธุกรรมที่ดี การเติบโตอย่างรวดเร็ว และผลผลิตสูง นอกจากนี้ยังส่งผลดีต่อการพัฒนายาจากสารนี้
วิจัย
การได้รับโปรตีนลูกผสมนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการที่แตกต่างกัน สารช่วยในการค้นหาหลักการพื้นฐานและพื้นฐานของร่างกาย โมเลกุลเหล่านี้สามารถใช้เพื่อระบุและกำหนดตำแหน่งของสารที่เข้ารหัสโดยยีนเฉพาะ และเพื่อเปิดเผยการทำงานของยีนอื่นๆ ในกิจกรรมของเซลล์ต่างๆ เช่น การส่งสัญญาณของเซลล์ เมแทบอลิซึม การเจริญเติบโต การทำซ้ำและความตาย การถอดรหัส การแปลและการดัดแปลงของสารประกอบที่กล่าวถึงในบทความ
ดังนั้น องค์ประกอบที่สังเกตได้มักใช้ในอณูชีววิทยา ชีววิทยาของเซลล์ ชีวเคมี การศึกษาโครงสร้างและชีวฟิสิกส์ และสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมาย ในขณะเดียวกัน การได้รับโปรตีนรีคอมบิแนนท์ก็เป็นแนวทางปฏิบัติระดับสากล
สารประกอบดังกล่าวเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ พวกเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในวิธีการทางห้องปฏิบัติการหลายวิธี เช่น ELISA และ immunohistochemistry (IHC) โปรตีนรีคอมบิแนนท์สามารถใช้ในการพัฒนาการทดสอบเอนไซม์ได้ เมื่อใช้ร่วมกับแอนติบอดีที่เหมาะสม เซลล์สามารถใช้เป็นมาตรฐานสำหรับเทคโนโลยีใหม่ได้
เทคโนโลยีชีวภาพ
โปรตีนลูกผสมที่มีลำดับกรดอะมิโนยังใช้ในอุตสาหกรรม การผลิตอาหาร เกษตรกรรม และวิศวกรรมชีวภาพ ตัวอย่างเช่น ในการเลี้ยงสัตว์ สามารถเพิ่มเอ็นไซม์ในอาหารเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของส่วนผสมอาหาร ลดต้นทุนและของเสีย สนับสนุนสุขภาพลำไส้ของสัตว์ ปรับปรุงผลผลิต และปรับปรุงสิ่งแวดล้อม
นอกจากนี้แบคทีเรียกรดแลคติก (LAB) มาอย่างยาวนานถูกนำมาใช้ในการผลิตอาหารหมักดอง และเมื่อเร็ว ๆ นี้ LAB ได้รับการพัฒนาสำหรับการแสดงออกของโปรตีนลูกผสมที่มีลำดับกรดอะมิโน ซึ่งสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่น เพื่อปรับปรุงการย่อยอาหารของมนุษย์ สัตว์ และโภชนาการ
อย่างไรก็ตาม สารเหล่านี้ก็มีข้อจำกัดเช่นกัน:
- ในบางกรณี การผลิตโปรตีนลูกผสมมีความซับซ้อน เสียค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน
- สารที่ผลิตในเซลล์อาจไม่ตรงกับรูปแบบธรรมชาติ ความแตกต่างนี้สามารถลดประสิทธิภาพของโปรตีนรีคอมบิแนนท์ในการรักษาและแม้กระทั่งทำให้เกิดผลข้างเคียง นอกจากนี้ ความแตกต่างนี้อาจส่งผลต่อผลการทดลอง
- ปัญหาหลักของยารีคอมบิแนนท์ทั้งหมดคือการสร้างภูมิคุ้มกัน ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีชีวภาพทั้งหมดสามารถแสดงภูมิคุ้มกันได้บางรูปแบบ เป็นการยากที่จะคาดเดาความปลอดภัยของโปรตีนบำบัดชนิดใหม่
โดยทั่วไป ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพได้เพิ่มขึ้นและอำนวยความสะดวกในการผลิตโปรตีนลูกผสมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย แม้ว่าจะมีข้อเสียอยู่บ้าง แต่สารเหล่านี้มีความสำคัญในด้านการแพทย์ การวิจัย และเทคโนโลยีชีวภาพ
ลิงค์โรค
โปรตีนรีคอมบิแนนท์ไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ เป็นเพียงส่วนสำคัญของโมเลกุลโดยรวมในการพัฒนายาหรือองค์ประกอบทางโภชนาการโดยเฉพาะ การศึกษาทางการแพทย์จำนวนมากแสดงให้เห็นว่าการบังคับการแสดงออกของโปรตีน FGFBP3 (ตัวย่อ BP3) ในหนูทดลองที่เป็นโรคอ้วนในห้องปฏิบัติการพบว่าไขมันในร่างกายลดลงอย่างมีนัยสำคัญมวล แม้จะมีความโน้มเอียงทางพันธุกรรมที่จะใช้
ผลการทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าโปรตีน FGFBP3 อาจเสนอวิธีบำบัดแบบใหม่สำหรับความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการเมตาบอลิซึม เช่น เบาหวานชนิดที่ 2 และโรคไขมันพอกตับ แต่เนื่องจาก BP3 เป็นโปรตีนจากธรรมชาติและไม่ใช่ยาเทียม การทดลองทางคลินิกของ BP3 ของมนุษย์ชนิดลูกผสมใหม่จึงสามารถเริ่มต้นได้หลังจากรอบสุดท้ายของการศึกษาพรีคลินิก กล่าวคือ มีเหตุผลที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในการศึกษาดังกล่าว โปรตีนลูกผสมไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์เนื่องจากการแปรรูปและการทำให้บริสุทธิ์ตามขั้นตอน การเปลี่ยนแปลงกำลังเกิดขึ้นในระดับโมเลกุลเช่นกัน
PD-L2 หนึ่งในผู้มีบทบาทสำคัญในการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกัน ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ประจำปี 2018 งานนี้เริ่มต้นโดย Prof. James P. Allison จากสหรัฐอเมริกาและ Prof. Tasuku Honjo จากประเทศญี่ปุ่น ได้นำไปสู่การรักษาโรคมะเร็ง เช่น มะเร็งผิวหนัง มะเร็งปอด และอื่นๆ โดยอาศัยภูมิคุ้มกันบำบัดที่จุดตรวจ เมื่อเร็วๆ นี้ AMSBIO ได้เพิ่มผลิตภัณฑ์ใหม่ที่สำคัญในกลุ่มผลิตภัณฑ์ภูมิคุ้มกันบำบัด นั่นคือ PD-L2/TCR activator - CHO Recombinant Cell Line
ในการทดลองพิสูจน์แนวคิด นักวิจัยจาก University of Alabama at Birmingham นำโดย H. Long Zheng, MD, ศาสตราจารย์ Robert B. Adams และผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการเวชศาสตร์ ภาควิชาพยาธิวิทยา UAB School of ยาได้เน้นย้ำถึงการรักษาที่เป็นไปได้ว่าเป็นโรคเลือดออกที่หายากแต่ถึงตายได้ TTP
ผลลัพธ์ของมันการศึกษาแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าการถ่ายเกล็ดเลือดที่บรรจุ rADAMTS13 อาจเป็นวิธีการรักษาที่แปลกใหม่และมีประสิทธิภาพสำหรับการเกิดลิ่มเลือดในหลอดเลือดที่เกี่ยวข้องกับ TTP ที่มีมา แต่กำเนิดและภูมิคุ้มกัน
โปรตีนลูกผสมไม่ได้เป็นเพียงสารอาหาร แต่ยังเป็นยาในองค์ประกอบของยาที่กำลังพัฒนาอีกด้วย นี่เป็นเพียงส่วนน้อยที่เกี่ยวข้องกับการแพทย์และเกี่ยวข้องกับการศึกษาองค์ประกอบโครงสร้างทั้งหมด ตามแนวทางปฏิบัติระหว่างประเทศ โครงสร้างของสารทำให้เป็นไปได้ในระดับโมเลกุลเพื่อจัดการกับปัญหาร้ายแรงมากมายในร่างกายมนุษย์
การพัฒนาวัคซีน
โปรตีนลูกผสมคือชุดของโมเลกุลเฉพาะที่สามารถสร้างแบบจำลองได้ ใช้คุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันในการพัฒนาวัคซีน นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเอดินบะระและสถาบัน Pirbright ระบุว่า กลยุทธ์การฉีดวัคซีนแบบใหม่หรือที่เรียกว่าการฉีดไวรัสลูกผสมชนิดพิเศษ สามารถป้องกันไก่หลายล้านตัวที่เสี่ยงจากโรคทางเดินหายใจร้ายแรง วัคซีนเหล่านี้ใช้ไวรัสหรือแบคทีเรียในรูปแบบที่ไม่เป็นอันตรายหรืออ่อนแอเพื่อนำเชื้อโรคเข้าสู่เซลล์ของร่างกาย ในกรณีนี้ ผู้เชี่ยวชาญใช้ไวรัสลูกผสมที่มีโปรตีนสไปค์ต่างกันเป็นวัคซีนเพื่อสร้างไวรัสที่ไม่เป็นอันตรายสองเวอร์ชัน มียาหลายชนิดที่สร้างขึ้นจากการเชื่อมต่อนี้
รีคอมบิแนนท์โปรตีนชื่อทางการค้าและแอนะล็อกมีดังนี้:
- "ฟอร์เทลิซิน".
- "Z altrap".
- "เอเลีย".
พวกนี้ส่วนใหญ่เป็นยาต้านมะเร็ง แต่ก็มีส่วนอื่นๆ ของการรักษาที่เกี่ยวข้องกับสารออกฤทธิ์นี้
วัคซีนชนิดใหม่หรือที่เรียกว่า LASSARAB ซึ่งออกแบบมาเพื่อปกป้องผู้คนจากทั้งไข้ลาสซาและโรคพิษสุนัขบ้า ได้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่ดีในการศึกษาพรีคลินิก ตามการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Communications ผู้สมัครวัคซีนรีคอมบิแนนท์ที่ไม่ทำงานใช้ไวรัสพิษสุนัขบ้าที่อ่อนแอ
ทีมวิจัยได้ใส่สารพันธุกรรมของไวรัส Lassa เข้าไปในเวกเตอร์ของไวรัสพิษสุนัขบ้า เพื่อให้วัคซีนสามารถแสดงโปรตีนบนพื้นผิวทั้งในเซลล์ Lassa และโรคพิษสุนัขบ้า สารประกอบบนพื้นผิวเหล่านี้กระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อสารติดเชื้อ วัคซีนนี้ถูกปิดใช้งานเพื่อ "ทำลาย" ไวรัสพิษสุนัขบ้าที่ใช้เป็นพาหะ
วิธีรับ
ผลิตสารได้หลายระบบ วิธีการทั่วไปในการได้มาซึ่งโปรตีนลูกผสมนั้นขึ้นอยู่กับการได้มาซึ่งสารทางชีววิทยาจากการสังเคราะห์ แต่มีวิธีอื่น
ปัจจุบันมีห้าระบบนิพจน์หลัก:
- ระบบนิพจน์อีโคไล
- ระบบการแสดงออกของยีสต์
- ระบบการแสดงออกของเซลล์แมลง
- ระบบการแสดงออกของเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
- ระบบการแสดงออกของโปรตีนที่ปราศจากเซลล์
ตัวเลือกหลังนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแสดงออกของโปรตีนเมมเบรนและสารพิษต่างๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สารที่แสดงออกได้ยากด้วยวิธีการภายในเซลล์แบบเดิมได้ถูกรวมเข้ากับเซลล์ในหลอดทดลองเรียบร้อยแล้ว ในเบลารุส การผลิตโปรตีนลูกผสมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย มีรัฐวิสาหกิจจำนวนมากที่จัดการกับปัญหานี้
ระบบสังเคราะห์โปรตีนปราศจากเซลล์เป็นวิธีที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์สารเป้าหมายโดยการเพิ่มสารตั้งต้นและสารประกอบพลังงานต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการถอดรหัสและการแปลผลในระบบเอนไซม์ของสารสกัดจากเซลล์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ข้อดีของวิธีการปลอดเซลล์สำหรับประเภทของสาร เช่น เยื่อที่ซับซ้อนและเป็นพิษได้ค่อยๆ ปรากฏขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นศักยภาพของการประยุกต์ใช้ในด้านชีวเภสัชกรรม
เทคโนโลยีปราศจากเซลล์สามารถเพิ่มกรดอะมิโนที่ไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติได้หลากหลายอย่างง่ายดายและในลักษณะที่ควบคุมได้ เพื่อให้ได้กระบวนการดัดแปลงที่ซับซ้อนซึ่งยากต่อการแก้ไขหลังจากการแสดงออกของลูกผสมแบบธรรมดา วิธีการดังกล่าวมีมูลค่าการใช้งานสูงและมีศักยภาพในการนำส่งยาและการพัฒนาวัคซีนโดยใช้อนุภาคคล้ายไวรัส โปรตีนเมมเบรนจำนวนมากสามารถแสดงออกได้สำเร็จในเซลล์อิสระ
การแสดงออกขององค์ประกอบ
รีคอมบิแนนท์โปรตีน CFP10-ESAT 6 ถูกผลิตและนำไปใช้สร้างวัคซีน สารก่อภูมิแพ้วัณโรคดังกล่าวช่วยให้คุณเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกันและพัฒนาแอนติบอดี โดยทั่วไป การศึกษาระดับโมเลกุลเกี่ยวข้องกับการศึกษาลักษณะใดๆ ของโปรตีน เช่น โครงสร้าง หน้าที่ การดัดแปลง การแปลเป็นภาษาท้องถิ่น หรือปฏิกิริยาโต้ตอบ สำรวจวิธีการที่สารเฉพาะควบคุมกระบวนการภายใน นักวิจัยมักต้องการวิธีการผลิตสารประกอบเชิงฟังก์ชันที่น่าสนใจและเป็นประโยชน์
ด้วยขนาดและความซับซ้อนของโปรตีน การสังเคราะห์ทางเคมีจึงไม่ใช่ทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับความพยายามนี้ โดยปกติแล้ว เซลล์ที่มีชีวิตและกลไกของเซลลูลาร์มักใช้เป็นโรงงานเพื่อสร้างและสร้างสารตามต้นแบบทางพันธุกรรมที่ให้มา จากนั้นระบบการแสดงออกของโปรตีนลูกผสมจะสร้างโครงสร้างที่จำเป็นเพื่อสร้างยา ถัดมาเป็นการเลือกวัสดุที่จำเป็นสำหรับยาประเภทต่างๆ
DNA นั้นสร้างได้ง่ายจากการสังเคราะห์หรือในหลอดทดลองซึ่งต่างจากโปรตีนโดยใช้เทคนิค recombinant ที่เป็นที่ยอมรับ ดังนั้น แม่แบบ DNA ของยีนจำเพาะ โดยมีหรือไม่มีลำดับนักข่าวที่เพิ่มเข้ามาหรือลำดับแท็กผู้สนใจ สามารถออกแบบเป็นแม่แบบสำหรับการแสดงออกของสารที่ถูกตรวจสอบ สารประกอบดังกล่าวที่ได้มาจากแม่แบบดีเอ็นเอดังกล่าวเรียกว่าโปรตีนลูกผสม
กลยุทธ์ดั้งเดิมสำหรับการแสดงออกของสารเกี่ยวข้องกับการทรานส์เฟกเซลล์ด้วยเวกเตอร์ดีเอ็นเอที่มีแม่แบบ จากนั้นจึงเพาะเลี้ยงเซลล์เพื่อถอดความและแปลโปรตีนที่ต้องการ โดยทั่วไปแล้ว เซลล์จะถูกแยกสลายเพื่อแยกสารประกอบที่แสดงออกสำหรับการทำบริสุทธิ์ที่ตามมา โปรตีนลูกผสม CFP10-ESAT6 ได้รับการประมวลผลในลักษณะนี้และผ่านระบบการทำให้บริสุทธิ์จากที่เป็นไปได้การก่อตัวของสารพิษ จากนั้นนำไปสังเคราะห์เป็นวัคซีน
ทั้งโปรคาริโอตและยูคาริโอตในร่างกายสำหรับสารโมเลกุลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ทางเลือกของระบบขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน ความต้องการสำหรับกิจกรรมการทำงาน และผลผลิตที่ต้องการ ระบบการแสดงออกเหล่านี้รวมถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แมลง ยีสต์ แบคทีเรีย สาหร่ายและเซลล์ แต่ละระบบมีข้อดีและความท้าทายของตัวเอง และการเลือกระบบที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแสดงออกที่ประสบความสำเร็จของเนื้อหาที่อยู่ระหว่างการตรวจสอบ
การแสดงออกจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
การใช้โปรตีนลูกผสมช่วยให้พัฒนาวัคซีนและยาในระดับต่างๆ สำหรับวิธีนี้สามารถใช้วิธีการรับสารนี้ได้ ระบบการแสดงออกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถใช้เพื่อผลิตโปรตีนจากอาณาจักรสัตว์ที่มีโครงสร้างและกิจกรรมดั้งเดิมมากที่สุดเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องทางสรีรวิทยา ส่งผลให้มีการประมวลผลหลังการแปลและกิจกรรมการทำงานในระดับสูง ระบบการแสดงออกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถใช้เพื่อผลิตแอนติบอดี, โปรตีนเชิงซ้อน และสารประกอบสำหรับใช้ในการหาปริมาณการทำหน้าที่ที่มีเซลล์เป็นพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม ประโยชน์เหล่านี้ควบคู่ไปกับเงื่อนไขทางวัฒนธรรมที่เข้มงวดมากขึ้น
ระบบการแสดงออกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถใช้เพื่อสร้างโปรตีนชั่วคราวหรือผ่านเส้นเซลล์ที่เสถียรซึ่งโครงสร้างการแสดงออกถูกรวมเข้ากับจีโนมของโฮสต์ แม้ว่าระบบดังกล่าวสามารถใช้ในการทดลองหลายครั้งได้ แต่เวลาการผลิตสามารถสร้างสารจำนวนมากในหนึ่งถึงสองสัปดาห์ เทคโนโลยีชีวภาพโปรตีนลูกผสมชนิดนี้เป็นที่ต้องการสูง
ระบบการแสดงออกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ให้ผลตอบแทนสูงชั่วคราวเหล่านี้ใช้การเพาะเลี้ยงแบบแขวนลอยและสามารถให้ผลผลิตเป็นกรัมต่อลิตร นอกจากนี้ โปรตีนเหล่านี้ยังมีการพับแบบดั้งเดิมและการดัดแปลงหลังการแปล เช่น ไกลโคซิเลชันเมื่อเทียบกับระบบการแสดงออกอื่นๆ
นิพจน์ของแมลง
วิธีการผลิตโปรตีนลูกผสมไม่ได้จำกัดเฉพาะสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นอกจากนี้ยังมีวิธีการผลิตที่มากขึ้นในแง่ของต้นทุนการผลิต แม้ว่าผลผลิตของสารต่อของเหลวที่ผ่านการบำบัด 1 ลิตรจะต่ำกว่ามาก
เซลล์แมลงสามารถใช้เพื่อแสดงโปรตีนระดับสูงโดยมีการดัดแปลงคล้ายกับระบบของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มีหลายระบบที่สามารถใช้สร้าง recombinant baculovirus ได้ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการสกัดสารที่น่าสนใจในเซลล์แมลงได้
การแสดงออกของโปรตีนลูกผสมสามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายและปรับให้เข้ากับวัฒนธรรมสารแขวนลอยที่มีความหนาแน่นสูงสำหรับการผสมโมเลกุลขนาดใหญ่ พวกมันมีหน้าที่คล้ายกับองค์ประกอบดั้งเดิมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แม้ว่าผลผลิตจะสูงถึง 500 มก./ลิตร แต่การผลิตแบคทีเรียชนิดรีคอมบิแนนท์ baculovirus อาจใช้เวลานาน และสภาวะการเพาะเลี้ยงนั้นยากกว่าระบบโปรคาริโอต อย่างไรก็ตาม ในประเทศทางใต้และประเทศที่มีอากาศอบอุ่นมากขึ้น ความคล้ายคลึงกันถือว่ามีประสิทธิภาพมากกว่า
การแสดงออกของแบคทีเรีย
การผลิตโปรตีนลูกผสมสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของแบคทีเรีย เทคโนโลยีนี้แตกต่างจากที่อธิบายไว้ข้างต้นมาก ระบบการแสดงออกของโปรตีนจากแบคทีเรียเป็นที่นิยมเนื่องจากแบคทีเรียสามารถเพาะเลี้ยงง่าย เติบโตอย่างรวดเร็ว และให้ผลผลิตสูงของสูตรผสมรีคอมบิแนนท์ อย่างไรก็ตาม สารยูคาริโอตหลายโดเมนที่แสดงออกในแบคทีเรียมักจะไม่ทำงาน เนื่องจากเซลล์ไม่พร้อมที่จะทำการดัดแปลงหลังการแปลที่จำเป็นหรือพับโมเลกุล
นอกจากนี้ โปรตีนหลายชนิดกลายเป็นไม่ละลายในโมเลกุลรวม ซึ่งยากต่อการฟื้นตัวหากไม่มีตัวเปลี่ยนสภาพที่รุนแรงและขั้นตอนการพับใหม่ของโมเลกุลที่ยุ่งยากตามมา วิธีนี้ส่วนใหญ่ถือว่ายังอยู่ในช่วงทดลอง
การแสดงออกของเซลล์ฟรี
โปรตีนลูกผสมที่มีลำดับกรดอะมิโนของ Staphylokinase แตกต่างกันเล็กน้อย รวมอยู่ในการฉีดหลายประเภท ต้องใช้หลายระบบก่อนใช้งาน
การแสดงออกของโปรตีนที่ปราศจากเซลล์เป็นการสังเคราะห์ในหลอดทดลองของสารโดยใช้สารสกัดทั้งเซลล์ที่เข้ากันได้แบบแปลน โดยหลักการแล้ว สารสกัดทั้งเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่และส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการถอดความ การแปล และแม้แต่การปรับเปลี่ยนหลังการแปล
ส่วนประกอบเหล่านี้รวมถึง RNA polymerase, ปัจจัยโปรตีนควบคุม, รูปแบบการถอดรหัส, ไรโบโซม และ tRNA เมื่อเพิ่มโคแฟกเตอร์ นิวคลีโอไทด์ และเทมเพลตยีนเฉพาะ สารสกัดเหล่านี้สามารถสังเคราะห์โปรตีนที่น่าสนใจได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง
แม้ว่าจะไม่ยั่งยืนสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ ระบบการแสดงออกของโปรตีนในหลอดทดลองหรือปลอดเซลล์ (IVT) ก็มีข้อดีหลายประการเหนือระบบในร่างกายแบบทั่วไป
การแสดงออกที่ปราศจากเซลล์ทำให้สามารถสังเคราะห์สูตรลูกผสมได้อย่างรวดเร็วโดยไม่เกี่ยวข้องกับการเพาะเลี้ยงเซลล์ ระบบที่ปราศจากเซลล์ทำให้สามารถติดฉลากโปรตีนด้วยกรดอะมิโนดัดแปลง รวมทั้งแสดงสารประกอบที่ได้รับการย่อยสลายโปรตีนอย่างรวดเร็วโดยโปรตีเอสภายในเซลล์ นอกจากนี้ มันง่ายกว่าในการแสดงโปรตีนหลายชนิดพร้อมกันโดยใช้วิธีการที่ปราศจากเซลล์ (เช่น การทดสอบการกลายพันธุ์ของโปรตีนด้วยการแสดงออกในขนาดเล็กจากแม่แบบ DNA รีคอมบิแนนท์ที่แตกต่างกันจำนวนมาก) ในการทดลองที่เป็นตัวแทนนี้ ระบบ IVT ถูกใช้เพื่อแสดงโปรตีน caspase-3 ของมนุษย์
บทสรุปและอนาคต
การผลิตโปรตีนลูกผสมถูกมองว่าเป็นวินัยที่เป็นผู้ใหญ่ นี่คือผลลัพธ์ของการปรับปรุงส่วนเพิ่มจำนวนมากในการทำให้บริสุทธิ์และการวิเคราะห์ ปัจจุบัน โปรแกรมการค้นคว้ายาแทบไม่เคยหยุดลง เนื่องจากไม่สามารถผลิตโปรตีนเป้าหมายได้ กระบวนการคู่ขนานสำหรับการแสดงออก การทำให้บริสุทธิ์ และการวิเคราะห์สารลูกผสมหลายตัวเป็นที่รู้จักกันดีในห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลก
โปรตีนคอมเพล็กซ์และความสำเร็จในการผลิตโครงสร้างเมมเบรนที่ละลายน้ำจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้นเพื่อให้ทันกับความต้องการ การเกิดขึ้นขององค์กรวิจัยตามสัญญาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการจัดหาโปรตีนอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น จะช่วยให้การจัดสรรทรัพยากรทางวิทยาศาสตร์เพื่อตอบสนองความท้าทายใหม่เหล่านี้
นอกจากนี้ เวิร์กโฟลว์คู่ขนานควรอนุญาตให้สร้างไลบรารีที่สมบูรณ์ของสารที่ถูกตรวจสอบเพื่อเปิดใช้งานการระบุเป้าหมายใหม่และการตรวจคัดกรองขั้นสูง พร้อมกับโครงการค้นพบยาโมเลกุลขนาดเล็กแบบดั้งเดิม