Каждому пригодится карманная фабрика по производству биопрепаратов
Ученые из Массачусетского технологического института создали крохотные гранулы, каждая диаметром всего несколько миллиметров, содержащие всю молекулярную машинерию, необходимую для синтеза белков – ферменты, ДНК, РНК, рибосомы, аминокислоты и другие компоненты. Гранулы можно хранить при комнатной температуре, а когда возникнет необходимость, запускать производство нужного белка. Для этого нужно добавить к гранулам воды и ДНК, кодирующей данный белок. Так можно быстро производить вакцины, антимикробные пептиды, антитела для диагностики инфекций в полевых условиях и другие биопрепараты – во время военных действий, экспедиций, стихийных бедствий, когда нет возможности соблюсти «холодовую цепь» – систему хранения и транспортирования медицинских препаратов при оптимальном температурном режиме.
Авторы работы ранее специализировались на создании клеточных систем для производства лекарственных средств и биотоплива. В последние годы они взялись за разработку систем биосинтеза белка ВНЕ клетки. Для этого они выделяют из клетки все компоненты, участвующие в процессе транскрипции и трансляции, и сублимируют их (способ высушивания замороженных биомолекул, при котором они сохраняют биологическую активность). При добавлении воды и ДНК, кодирующей нужный белок, система биосинтеза белка в гранулах активируется. Так можно получать не только тот или иной белок, но и, например, синтезировать несколько ферментов, которые, в свою очередь, обеспечат синтез сложного лекарственного вещества. Авторам работы удалось таким образом добиться синтеза виолоцеина – препарата с антимикробной и антираковой активностью.
О микробиореакторе для синтеза белковых препаратов с использованием дрожжевых клеток читайте: Создан портативный биореактор для быстрого синтеза белков
Благодаря тому, что новая система производства биопрепаратов не требует соблюдения специального температурного режима, то есть проще говоря, не портится без холодильника, она может быть использована в неблагополучных регионах, в зонах военных действий и бедствий. Она проста в обращении и, как предполагается, может быть использована не только медиками: «карманная» система биосинтеза белка может найти применение в аптечках первой помощи – у автомобилистов, туристов и др. Кроме того, по мнению авторов, она может использоваться для практических занятий студентов-биологов и медиков.
В дальнейшем авторы планируют использовать системы биосинтеза белка в «умных повязках», которые после наложения на рану будут выявлять в ней инфекцию и тут же производить необходимый антимикробный препарат.
Читайте также: 10 перспективных альтернатив антибиотикам
* Pardee K, Slomovic S, Nguyen PQ, Lee JW, Donghia N, Burrill D, Ferrante T, McSorley FR, Furuta Y, Vernet A, Lewandowski M, Boddy CN, Joshi NS, Collins JJ. Portable (2016) On-Demand Biomolecular Manufacturing // Cell, 2016 Sep 22; 167(1): 248-259. e12. doi:10.1016/j.cell.2016.09.013.
На фото: рибосома (в центре) считывает информацию с цепочки матричной РНК, а транспортная РНК доставляет к рибосоме аминокислоты; компьютерная модель; Nature Publishing Group, www.nature.com/nrg/multimedia
