Великие рекомбинаторы

В инструкциях к ряду современных фармацевтических препаратов нередко встречается слово «рекомбинантный». Широко используется, например, рекомбинантный инсулин или фактор свертываемости крови, применяемый при гемофилии. Что же такое рекомбинантные белки и стоит ли их опасаться? 

Экскурс в клетку 

Для начала разберемся, что происходит в клетке при синтезе белка. Последовательности ДНК, называемые генами, несут информацию о том или ином белке. Гены состоят из нуклеотидов, а белки – из аминокислот. Последовательность, соответствующая определенному белку, подвергается процессу транскрипции – в клетке синтезируется матричная РНК (мРНК) – однонитевой участок рибонуклеиновой кислоты, содержащий информацию о будущем белке. 

Каждые три рибонуклеотида, расположенные друг за другом, называются кодонами, каждый кодон соответствует одной аминокислоте. Во время процесса трансляции кодоны на мРНК узнаются специальными транспортными РНК, к каждой из которых прикреплена одна аминокислотная молекула. 

Трансляцией называется синтез белковой молекулы на основе информации, заложенной в мРНК. Во время этого процесса специальные органеллы клетки рибосомы соединяют аминокислоты, сверяясь с последовательностью кодонов в матричной РНК. 

Полученная аминокислотная цепочка еще не является готовым белком, она должна правильно свернуться, сформировав трехмерную конструкцию, обладающую биологической активностью. Существуют белки, способные выполнять свои функции только после объединения нескольких свернутых цепочек, называемых субъединицами. 
Такова общая схема синтеза белка, с теми или иными вариациями повторяющаяся как у человека, так и у бактерии кишечной палочки, являющейся одним из основных «поставщиков» генно-инженерных белков. 

Подмена кодонов 

Рекомбинантными называют лекарственные средства, полученные с помощью генно-инженерных методов. О происхождении того или иного препарата расскажет его инструкция. Надпись «человеческий лейкоцитарный интерферон» указывает на то, что выделен этот интерферон из крови человека и генно-инженерным не является. Если же в описании есть слово «рекомбинантный», это означает, что источником интерферона (или другого лекарственного белка) стали генно-модифицированные бактерии кишечной палочки, дрожжи или культура клеток животных, называемые продуцентами. 

Последовательность ДНК человека, соответствующая тому или иному белку, вводится в клетки продуцентов, где и происходит синтез необходимого белка. При этом ДНК подвергается изменениям – кодоны, чаще использующиеся в человеческом организме, нередко заменяют более подходящими для бактериальных или дрожжевых клеток. Замены производят таким образом, чтобы аминокислотная последовательность самого белка не изменялась критично и его биологические свойства не исчезали. 

Использование организмов-продуцентов помогает получать гораздо большее количество белка в короткие сроки. Так, например, бактерии делятся очень быстро, каждая бактериальная клетка продуцирует необходимый белок, который потом можно выделить и очистить для дальнейшего использования. Замены кодонов могут также повысить биологическую активность белка и препарат, полученный на его основе, будет более эффективным, чем природный аналог. 

Проверка на благонадежность 

Конечно, не может не возникнуть вопрос, насколько безопасны эти аналоги, полученные из бактерий и дрожжей. Прежде чем рекомбинантный белок станет лекарством, он проходит долгую цепь проверок. С помощью специальных методов можно выяснить, правильно ли свернута аминокислотная цепь, ведь от этого во многом зависит биологическая активность препарата. Обязательным условием является проверка качества очистки рекомбинантного аналога – даже небольшое количество примесей может отрицательно сказаться на качестве лечения. 

В дальнейшем проверяется биологическая активность полученного белка. Сперва проводятся доклинические исследования. Препарат тестируется на культуре эукариотических клеток, способных расти в лабораторных условиях на специальных питательных средах. 

После удачных испытаний «в пробирке» переходят к экспериментам на животных. Как правило, препарат вводят лабораторным мышам или кроликам, страдающим тем или иным заболеванием. Изучается не только эффективность лечения с помощью нового лекарства. Исследования на животных помогают выявить токсичность препарата или ее отсутствие. 

Наконец, финальной стадией проверки становятся клинические испытания, в которых принимают участие пациенты. Они позволяют сделать окончательный вывод об эффективности и безопасности препарата, обнаружить побочное действие, сравнить новое лекарственное средство с уже существующими аналогами. 

Одним словом, бояться рекомбинантных препаратов не следует.  Они безопасны и эффективны. Благодаря развитию биотехнологий, в последние годы в клинической практике используется все больше подобных лекарственных средств, включающих гормоны, факторы свертываемости крови, интерфероны, вакцины и моноклональные антитела. 

Ксения Скрыпник 

 Источник: remedium.ru