Cenny molekuła pozyskiwana z drzewa sykomorusowego, będąca kluczowym składnikiem szczepionek, została po raz pierwszy skutecznie odtworzona w alternatywnym gospodarzu roślinnym, otwierając niesamowite możliwości dla przemysłu szczepionkowego.
W ramach wspólnej badań, którymi kierował John Innes Center, ostatnio opublikowane sekwencjonowanie genomu chilijskiego drzewa sykomorusowego (Quillaja saponaria) zostało wykorzystane do namierzenia i zmapowania trudno dostępnych genów i enzymów zaangażowanych w skomplikowany ciąg kroków potrzebnych do produkcji cząsteczki QS-21.
Wykorzystując techniki transgeniczne opracowane w John Innes Center, zespół odbudował szlak chemiczny w roślinach tytoniu, demonstrując produkcję tego bardzo cenionego związku, nie pochodzącego z drzewa sykomorusowego.
Profesor Anne Osbourn FRS, lider grupy z John Innes Center, powiedziała: “Nasze badania otwierają niesamowite możliwości dla bioinżynierii adiuwantów szczepionek. Teraz możemy badać i doskonalić te związki, aby stymulować odporność układu odpornościowego człowieka na szczepionki i produkować QS-21 niezależnie od ekstrakcji z drzewa sykomorusowego.”
Adiuwanty szczepionkowe to substancje immunostymulujące, które zwiększają reakcję organizmu na szczepionki i są kluczowym składnikiem szczepionek przeciwko chorobom takim jak ospa wietrzna, malaria i inne, które są obecnie rozwijane.
QS-21, silny adiuwant, jest bezpośrednio pozyskiwany z kory drzewa sykomorusowego, co budzi obawy dotyczące zrównoważonego dostawu tej substancji.
Badacze i partnerzy przemysłowi od wielu lat poszukiwali sposobów na produkcję tej cząsteczki w alternatywnym systemie ekspresji, takim jak drożdże czy rośliny tytoniu. Jednak złożona struktura molekuły i brak wiedzy na temat jej drogi biochemicznej w drzewie stanowiły przeszkodę dla wcześniejszych prób.
W poprzednich badaniach grupy profesora Osbourna udało się zanalizować początkową część szlaku, tworzącą trzon QS-21. Jednak poszukiwania dalszej dróg związanej z długim łańcuchemacylowym, który jest kluczową częścią pobudzającej układ odpornościowy cząsteczki, nie zostały ukończone.
W nowym badaniu opublikowanym w Nature Chemical Biology badacze z John Innes Center wykorzystali różne metody odkrywania genów, aby zidentyfikować około 70 potencjalnych genów i przenieśli je do roślin tytoniu. Analizując wzorce ekspresji genów i produktów, przy wsparciu metabolomiki i spektrometrii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) w John Innes Center, udało się skutecznie zawęzić poszukiwanie do ostatnich 20 genów i enzymów tworzących szlak QS-21.
Dr Laetitia Martin, pierwsza autorka badania, powiedziała: “To pierwszy raz, kiedy QS-21 został wyprodukowany w heterologicznym systemie ekspresji. Oznacza to, że możemy lepiej zrozumieć, jak działa ta cząsteczka i jak możemy rozwiązać problemy związane z skalą produkcji i toksycznością.”
“To, co jest tak satysfakcjonujące, to fakt, że ta cząsteczka jest używana w szczepionkach i dzięki możliwości produkowania jej w sposób bardziej zrównoważony, mój projekt ma wpływ na życie ludzi. To niesamowite, jak coś tak naukowo satysfakcjonującego może przynieść tyle dobra społeczeństwu.”
“Te badania były dla mnie osobiście naukowo satysfakcjonujące. Nie jestem chemikiem, więc nie mogłam tego zrobić bez wsparcia platform metabolomicznych i chemicznych w John Innes Center.”
FAQ
The source of the article is from the blog shakirabrasil.info