被設(shè)計(jì)用來(lái)生產(chǎn)高價(jià)值重組蛋白藥物的哺乳動(dòng)物細(xì)胞系也會(huì)產(chǎn)生不需要的蛋白質(zhì)，從而增加了生產(chǎn)這些藥物的總成本。這些相同的蛋白質(zhì)也會(huì)降低藥物的質(zhì)量。在《自然通訊》的一篇新論文中，來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥分校和數(shù)據(jù)傳輸單位的研究人員表明，他們的基因組編輯技術(shù)可以大規(guī)模消除主力生產(chǎn)的重組蛋白藥物中高達(dá)70%的污染蛋白。哺乳動(dòng)物細(xì)胞——中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞。
利用該團(tuán)隊(duì)的CRISPR-Cas介導(dǎo)的基因編輯方法，研究人員證明了對(duì)所研究的哺乳動(dòng)物細(xì)胞系進(jìn)行純化的需求顯著降低。這項(xiàng)工作可以降低生產(chǎn)成本，提高藥品質(zhì)量。
目前，重組蛋白在主要藥物中的銷(xiāo)售額最高，包括用于治療從關(guān)節(jié)炎到癌癥等復(fù)雜疾病的藥物，甚至通過(guò)中和抗體來(lái)對(duì)抗傳染病(如新冠)。然而，這些藥物的價(jià)格使它們無(wú)法滿(mǎn)足世界上許多人的需求。成本高的部分原因是它們是在實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)細(xì)胞中生產(chǎn)的。這些藥物的主要成本之一是純化，這可能占制造成本的80%。
在一項(xiàng)國(guó)際合作中，加州大學(xué)圣地亞哥分校和數(shù)據(jù)傳輸單位的研究人員最近展示了保護(hù)重組蛋白藥物質(zhì)量的潛力，同時(shí)顯著提高了其純化前的純度，例如2020年4月發(fā)表在《自然通訊》雜志上的“Multiplex secretome engineering”。
加州大學(xué)圣地亞哥分校兒科學(xué)和生物工程副教授內(nèi)森e劉易斯(Nathan E. Lewis)解釋說(shuō)：“中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(CHO)細(xì)胞等細(xì)胞已經(jīng)被培養(yǎng)并用于生產(chǎn)許多領(lǐng)先的藥物?！笔サ貋喐缂又荽髮W(xué)CHO系統(tǒng)生物學(xué)中心?！叭欢?，除了我們想要的藥物，細(xì)胞還可以產(chǎn)生至少數(shù)百種自身蛋白，并將其分泌到肉湯中。問(wèn)題是這些蛋白質(zhì)中的一些會(huì)降低藥物的質(zhì)量或引起藥物的不良副作用。這就是為什么有如此嚴(yán)格的凈化規(guī)則，因?yàn)槲覀兿胍畎踩⒆钣行У乃幬?。?
這些分泌的宿主細(xì)胞蛋白(HCP)將被小心地從每批藥物中去除，但在去除這些宿主細(xì)胞蛋白之前，它們將降低藥物的質(zhì)量和療效。每一步純化都可以去除或進(jìn)一步破壞藥物。
生物可持續(xù)性研究數(shù)據(jù)傳輸單元中心CHO核心設(shè)施主任Bjorn Voldborg說(shuō)：“在我們研究計(jì)劃的早期階段，我們一直想知道這些被污染的宿主細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)中，有多少可以被去除?！?
2012年，諾和諾德基金會(huì)授予巨資支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸單位(DTU)生物可持續(xù)性中心在CHO細(xì)胞研究和基因組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)和大規(guī)?；蚪M編輯技術(shù)開(kāi)發(fā)方面的開(kāi)創(chuàng)性工作。加州大學(xué)圣地亞哥分校。這為第一個(gè)可公開(kāi)獲得的CHO細(xì)胞基因組序列提供了資金，并提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，將合成生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)相結(jié)合，合理地設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)化CHO細(xì)胞用于生物制藥生產(chǎn)。
該研究在DTU的主要作者Stefan Kol解釋說(shuō)：“如果宿主細(xì)胞蛋白質(zhì)構(gòu)成了顯著的代謝需求，降低了產(chǎn)品質(zhì)量或在整個(gè)下游純化過(guò)程中保持不變，可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題?！薄拔覀兗僭O(shè)，通過(guò)幾輪CRISPR-Cas介導(dǎo)的基因編輯，我們可以逐漸降低宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)水平。目前，考慮到有成千上萬(wàn)的個(gè)體，我們預(yù)計(jì)不會(huì)對(duì)HCP分泌產(chǎn)生重大影響?！?
這項(xiàng)工作是基于2020年初發(fā)表的有前途的計(jì)算工作。
加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員開(kāi)發(fā)了一種在CHO細(xì)胞中生產(chǎn)重組蛋白的計(jì)算模型，該模型于今年早些時(shí)候發(fā)表在《自然通訊》上。賈希爾古鐵雷斯，前生物工程博士。加州大學(xué)圣地亞哥分校的一名學(xué)生使用該模型量化了CHO分泌組中產(chǎn)生的每個(gè)宿主細(xì)胞蛋白質(zhì)的代謝成本。在加州大學(xué)圣地亞哥分校兒科系項(xiàng)目科學(xué)家?jiàn)W斯汀蔣(Austin Chiang)的幫助下，發(fā)現(xiàn)相對(duì)少量的分泌蛋白占據(jù)了細(xì)胞能量和資源的大部分。因此，消除顯性污染蛋白的想法可能會(huì)釋放出大量不可忽視的細(xì)胞資源，保護(hù)藥品質(zhì)量。作者在CHO細(xì)胞中鑒定并去除了14種污染宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)。通過(guò)這樣做，他們按質(zhì)量消除了高達(dá)70%的污染蛋白質(zhì)，并顯示出純化要求的顯著降低。
這些修飾可以與研究小組確定的其他有利的基因修飾相結(jié)合，以更低的成本獲得更高質(zhì)量的藥物。
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