Biotecnologie Farmaceutiche

Produzione di proteine ricombinanti

Proteine ricombinanti, la parola sembra un po’ roboante e può impaurire alcuni dei nostri lettori ma invece non c’è niente di più semplice da spiegare, probabilmente una delle applicazioni di maggior successo e utilità delle biotecnologie. Innanzitutto una proteina ricombinante è una PROTEINA, come quelle che si mangiano nella carne o si trovano in alcuni vegetali, è chiamata ricombinante dato che non viene prodotta nel suo organismo naturale, ma tramite tecniche genetiche viene prodotta in un altro organismo che la copia e la produce identica, o quasi,  a quella originale.

Ci sono tre domande a cui è necessario rispondere:

Come concretamente è possibile produrle?

Per rispondere alla prima domanda è necessario sapere che l’informazione per produrre una proteina è contenuta nei geni presenti in ogni cellula vivente, quindi  il gene di interesse deve essere conosciuto e completamente sequenziato. A questo punto è necessario scegliere in quale organismo si vuole produrre la proteina, gli ospiti principali sono: E. coli (un batterio molto conosciuto), Saccharomyces cerevisiae (un lievito simile a quelli usati per fare il pane), cellule di Drosophila (moscerino della frutta), Chinese hamster ovary (cellule di criceto cinese) e cellule vegetali di tabacco. Il minimo comune denominatore di tutti questi diversissimi organismi è il fatto che sono tutti organismi modello, quindi sono stati estensivamente studiati nella loro genetica e nella loro biologia. Se non fosse così, non sarebbe possibile produrre proteine ricombinanti, una ricerca di base estensiva è il passo fondamentale per la produzione di proteine.

Una volta scelto l’organismo, per semplicità scegliamo E. coli, è possibile prendere un plasmide, un piccolo frammento di DNA circolare presente naturalmente in E. coli, e attraverso degli enzimi procedere al taglia e cuci!!! Detto in modo meno volgare, il DNA viene tagliato con enzimi di restrizione, il gene di interesse viene inserito nel plasmide e il tutto richiuso attraverso un enzima chiamato ligasi. A questo punto il plasmide viene inserito nel batterio attraverso diverse tecniche,  il batterio vedrà il gene estraneo ma non lo riconoscerà come tale anzi lo scambierà per un proprio gene e comincerà a tradurre il gene nella proteina corrispondente. Per permettere una elevata produzione della proteina, a monte del gene nel plasmide viene inserito un promotore, cioè una sequenza di DNA specifica che dice alla cellula batterica di produrre una elevata quantità di proteina.

A che cosa servono le proteine ricombinanti?

produzione proteine ricombinantiLa seconda domanda è abbastanza plausibile, perché fare tutto questo marchingegno complicato quando posso isolare la proteina dalla sua fonte naturale? E poi… a che cosa serve? La risposta è che questo è l’unico modo attualmente conosciuto per produrre elevate quantità di proteina. Ad oggi le proteine ricombinanti vengono prevalentemente usate nel campo farmaceutico, gli ultimi ritrovati delle case farmaceutiche sono per la maggior parte proteine ricombinanti. Ed è abbastanza chiaro che per soddisfare il fabbisogno mondiale di proteine è necessario produrne una elevata quantità. Uno degli esempi più comuni e conosciuti è l’insulina, prima estratta dal maiale con costi molto elevati, adesso prodotta in un minuscolo batterio in modo industriale.

Dov’è la fregatura?

La risposta è: nessuna fregatura, anche se non è tutto semplice e lineare. Produrre una proteina di un mammifero in un organismo batterico non può essere sempre fattibile, può funzionare con una piccola e semplice proteina come l’insulina, ma molte altre proteine umane possiedono modifiche particolari, dette glicosilazioni, che un batterio non è in grado di mimare. Per questo motivo molto spesso vengono utilizzate cellule molto più complesse, come cellule di mammifero (Chinese hamster ovary), che sono più simili a quelle umane e possono produrre proteine di elevata complessità. L’inconveniente delle cellule di mammifero, rispetto ad un batterio, è la minore produzione di proteina e la maggiore complessità nelle tecniche di coltivazione e di purificazione. Chiaramente questo causa un  incremento dei costi delle proteine ricombinanti e dei conseguenti farmaci.

IMMAGINI

http://cittadiariano.it/blog/pennac/2008/04/12/la-rivoluzione-dei-vaccini-edibili/

Riccardo Beretta

About Riccardo Beretta

Laureato presso l’università di Milano Bicocca in biotecnologie industriali nell’ottobre del 2007. Fino al 2013 ricercatore in azienda biotech nel campo della proteomica differenziale con spettrometria di massa, nei settori alimentare, veterinario e farmaceutico. Attualmentre responsabile della R&D in un'azienda biotech altamente innvovativa, nel settore della produzione di biogas e recupero-nutrienti. Scarica il Curriculum

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3 Comments

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  3. Alessandro says:

    Ecco il tutto spiegato in modo semplice e alla portata di tutti direttamente dal prof. Rugini, principale referente della ricerca.
    http://www.espansioneonline.it/wp-content/uploads/2012/11/InterventoRugini.pdf

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