Cenny molekuła uzyskana z drzewa sykomorusowego, która stanowi kluczowy składnik szczepionek, została po raz pierwszy sukcesywnie odtworzona w alternatywnym organizmie roślinnym, otwierając niezwykłe możliwości dla przemysłu szczepionkowego.
W wyniku wspólnego projektu badawczego pod przewodnictwem John Innes Center, ostatnio opublikowana sekwencjonowanie genomowe chilijskiego drzewa sykomorusowego (Quillaja saponaria) posłużyła do śledzenia i mapowania ukrytych genów i enzymów zaangażowanych w skomplikowaną sekwencję kroków potrzebnych do wytworzenia cząsteczki QS-21.
Korzystając z technik transgenicznych opracowanych w John Innes Center, zespół odtworzył szlak chemiczny w roślinach tytoniowych, demonstrując produkcję tej wysoko cenionej związku niepochodzącej z drzewa sykomorusowego.
Profesor Anne Osbourn FRS, lider grupy w John Innes Center, powiedziała: “Nasze badania otwierają niezwykłe możliwości dla bioinżynierii substancji adiuwantów szczepionek. Teraz możemy badać i poprawiać te związki w celu stymulowania odpowiedzi odpornościowej organizmu na szczepionki oraz produkować QS-21 niezależnie od konieczności jego wyodrębniania z drzewa sykomorusowego.”
Adiuwanci szczepionkowi są substancjami immunostymulującymi, które wzmacniają odporność organizmu na szczepionki i są kluczowymi składnikami szczepionek przeciwko chorobom takim jak ospa wietrzna, malaria i inne, które obecnie są rozwijane.
QS-21, potężny adiuwant, jest bezpośrednio pozyskiwany z kory drzewa sykomorusowego, co budzi obawy dotyczące zrównoważonego dostaw tego związku.
Naukowcy i partnerzy przemysłowi od wielu lat starają się znaleźć sposób na wytworzenie tej cząsteczki w alternatywnym systemie ekspresji, takim jak drożdże czy rośliny tytoniowe. Jednak złożona struktura cząsteczki i brak wiedzy na temat jej szlaku biochemicznego w drzewie do tej pory utrudniały te próby.
W poprzednich badaniach przeprowadzonych przez grupę profesora Osbourn naukowcy byli w stanie przeanalizować wczesną część szlaku, która stanowi podstawę cząsteczki QS-21. Jednak poszukiwania dalszej części szlaku związanej z łańcuchem acylowym, który jest jednym z kluczowych elementów tej pobudzającej odporność cząsteczki, nie były dotychczas zakończone.
W nowym badaniu opublikowanym w Nature Chemical Biology, badacze z John Innes Center wykorzystali różne podejścia do odkrywania genów, aby zidentyfikować około 70 kandydatów na geny i przenieśli je do roślin tytoniowych. Analizując wzorce ekspresji genów i produkty, wspierani przez platformy metabolomiki i spektroskopii rezonansu magnetycznego jądrowego (NMR) w John Innes Center, z powodzeniem zawęzili poszukiwania do ostatnich 20 genów i enzymów, które tworzą szlak QS-21.
Dr Laetitia Martin, pierwsza autorka badania, powiedziała: “To pierwszy raz, kiedy QS-21 został wytworzony w heterologicznym systemie ekspresji. Oznacza to, że lepiej możemy zrozumieć, jak ta cząsteczka działa i jak możemy rozwiązać problemy związane z skalą produkcji and toksycznością.”
“To, co jest tak satysfakcjonujące, to fakt, że ta cząsteczka jest stosowana w szczepionkach, a możliwość jej produkowania w bardziej zrównoważony sposób powoduje, że moje badanie ma wpływ na życie ludzi. Niesamowite jest to, jak coś tak naukowo satysfakcjonującego przynosi tak wiele dobrego społeczeństwu.”
“Te badania były dla mnie osobiście satysfakcjonujące. Nie jestem chemikiem, więc nie mogłam tego dokonać bez wsparcia platform metabolomiki i chemicznej w John Innes Center.”
Sekcja Pytań i Odpowiedzi (FAQ):
1. Czym jest cząsteczka QS-21?
Cząsteczka QS-21 to cenny składnik szczepionek, który działa jako adiuwant, przygotowujący odpowiedź organizmu na szczepionkę.
2. Skąd pochodzi cząsteczka QS-21?
Cząsteczka QS-21 pochodzi z kory drzewa sykomorusowego (Quillaja saponaria).
3. Jakie możliwości otwiera reprodukowanie cząsteczki QS-21 w innym organizmie roślinnym?
Odtworzenie cząsteczki QS-21 w innym organizmie roślinnym, takim jak tytoń, otwiera możliwości badań i poprawy adiuwantów szczepionkowych oraz produkcji QS-21 niezależnie od wyodrębnienia go z drzewa sykomorusowego.
4. Jakie są obawy dotyczące dostaw cząsteczki QS-21?
Cząsteczka QS-21 jest bezpośrednio pozyskiwana z kory drzewa sykomorusowego, co budzi obawy dotyczące zrównoważonego dostaw tego związku.
5. Dlaczego poprzednie próby wytworzenia cząsteczki QS-21 zawiodły?
Poprzednie próby wytworzenia cząsteczki QS-21 w alternatywnych systemach ekspresji, takich jak drożdże czy rośliny tytoniowe, nie powiodły się ze względu na złożoną strukturę cząsteczki i brak wiedzy na temat jej szlaku biochemicznego w drzewie.
6. Jakie metody zostały zastosowane w badaniu?
Badacze z John Innes Center zastosowali różne podejścia do odkrywania genów, analizowali wzorce ekspresji genów i produkty, oraz wykorzystali platformy metabolomiki i spektroskopii NMR.
7. Czy reprodukowana cząsteczka QS-21 będzie bardziej zrównoważona i mniej toksyczna?
Odtworzenie cząsteczki QS-21 w innym organizmie roślinnym pozwoli na lepsze zrozumienie jej mechanizmu działania oraz rozwiązanie problemów związanych z skalą produkcji i toksycznością.
Zdefiniowane pojęcia i żargon:
1. QS-21 – Cząsteczka, która jest kluczowym składnikiem szczepionek, pozyskiwana z kory drzewa sykomorusowego.
2. Adiuwant – Substancja dodawana do szczepionek w celu wzmocnienia odpowiedzi organizmu na szczepionkę.
3. Genom – Kompletny zestaw genów w organizmie.
4. Transgeniczny – Organizmy, których genom zawiera zintegrowane geny pochodzące od innych organizmów.
5. Sekwencjonowanie genomu – Technika, która pozwala na odczytanie sekwencji DNA w genomie.
6. Bioinżynieria – Dziedzina wykorzystująca technologie biologiczne do modyfikowania organizmów i materiałów biologicznych w celach zamierzonych.
7. Heterologiczny system ekspresji – System, w którym geny z jednego organizmu są wyrażane i produkowane w innym organizmie.
Sugerowane powiązane linki:
– John Innes Center – https://www.jic.ac.uk
– Nature Chemical Biology – https://www.nature.com/nchembio/
The source of the article is from the blog revistatenerife.com