Рекомбинантные лекарственные препараты: технология получения¶

Рекомбинантные лекарственные препараты — это лекарственные средства, действующим веществом которых являются белки, полученные методами генетической инженерии: ген целевого белка вводится в клетку-продуцент (бактериальную, дрожжевую или клетку млекопитающего), которая затем синтезирует нужный продукт в промышленных количествах. Технология позволяет получать человеческие белки — гормоны, ферменты, моноклональные антитела, факторы свёртывания, — которые невозможно или крайне сложно выделить из природного сырья.

¶Историческая справка

Ключевым событием стало создание в 1973 году методов рекомбинантной ДНК (Стэнли Коэн, Герберт Бойер). В 1978 году в компании Genentech получили рекомбинантный человеческий инсулин, а в 1982 году он был одобрен к применению — это был первый рекомбинантный лекарственный белок на рынке. В 1985 году зарегистрирован рекомбинантный гормон роста, в 1986-м — рекомбинантная вакцина против гепатита B, в 1989-м — эритропоэтин. С 1990-х годов развивается производство рекомбинантных моноклональных антител.

¶Основные этапы технологии

¶1. Выбор и синтез гена

Определяют аминокислотную последовательность целевого белка, по ней подбирают нуклеотидную последовательность гена с учётом предпочтений кодонов организма-хозяина (кодонная оптимизация). Ген либо выделяют из кДНК, либо синтезируют химически.

¶2. Вектор и клонирование

Ген встраивают в вектор — чаще всего плазмиду, — содержащий промотор, терминатор, селективный маркер и участки для встраивания. Вектор вводят в клетку-хозяина, отбирают успешные клоны.

¶3. Клетки-продуценты

Основные системы:

Для антител и сложных гликопротеинов применяют преимущественно клетки CHO.

¶4. Ферментация (биореактор)

Культивирование ведут в биореакторах с контролем температуры, pH, растворённого кислорода и питательных сред. Различают периодический, подпитываемый и перфузионный режимы. Масштабы достигают тысяч литров.

¶5. Выделение и очистка

Продукт отделяют от биомассы, концентрируют и очищают хроматографическими методами (аффинная, ионообменная, гель-фильтрация). Требуемая чистота — обычно выше 99 %, с удалением ДНК хозяина, эндотоксинов и вирусов.

¶6. Контроль качества

Проверяют подлинность, активность, чистоту, стабильность, стерильность; для гликопротеинов — профиль гликозилирования. Этапы контролируются в соответствии с правилами GMP.

¶Преимущества и ограничения

Преимущества: получение человеческих белков без риска передачи инфекций животного происхождения, воспроизводимость, масштабируемость, возможность модификации молекулы.

Ограничения: высокая стоимость разработки и производства, сложность обеспечения правильного фолдинга и посттрансляционных модификаций в прокариотических системах, риск иммуногенности, необходимость холодовой цепи для многих препаратов.

¶Примеры препаратов

• Инсулины (человеческий, аналоги)
• Соматропин (гормон роста)
• Эритропоэтин, факторы роста колоний
• Факторы свёртывания VIII и IX
• Рекомбинантные вакцины (гепатит B, некоторые против ВПЧ)
• Моноклональные антитела (терапия онкологических и аутоиммунных заболеваний)
• Ферментозаместительная терапия (например, при болезни Гоше)

¶Значение

Рекомбинантные препараты составляют значительную долю современной фармацевтики и биотехнологической отрасли. Они обеспечили массовую доступность инсулина для больных диабетом, заместительную терапию при наследственных заболеваниях и новые классы таргетных лекарств. Дальнейшее развитие связано с биосимилярами, системами на основе мРНК и клеточными технологиями.