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無細胞蛋白體系概念、分類及其制藥運用

時間:2019-06-29 來源:化工管理 作者:徐曉燕 本文字數:3178字

  摘    要: 無細胞蛋白表達體系作為體外合成蛋白表達方式的一種, 具有高效快速的優點, 并且其操作是非常簡單的, 在生物學領悟當中, 該手段具有很大的作用, 其應用價值非常的廣泛。無細胞蛋白表達體系已經成為了蛋白藥物生產的重點。在篩選高通量藥物過程中, 為其解決問題提供了思路和新的方法。與此同時, 很多人在生物制藥領域下取得了不錯的成績, 并且相關研究人員也不斷努力, 促進了該行業的發展和進步, 顯示出不錯的發展潛能。文章對無細胞蛋白表達體系進行了深入的分析和探討, 對生物制藥應用提供了參考, 并且對其進行了討論和研究, 為生物制藥領域提供借鑒。

  關鍵詞: 生物制藥; 無細胞蛋白; 體系; 應用;

  隨著社會的進步以及科學技術的發展, 人們對蛋白質的研究越來越多, 并且其研究已經發展到前沿領域, 受到了人們的廣泛關注。無細胞蛋白表達體系也受到了人們的廣泛關注。現階段, 該體系的研究已經深入到更深的領域, 并且成本也變得越來越低。和傳統的體內表達體系進行對比, 無細胞蛋白體系具有不受細胞生理限制的優勢, 并且無細胞蛋白體系是基于細胞提取物的, 能夠表達出大量的毒蛋白, 不受細胞蛋白酶的抑制, 并且這個時間是非常短的, 不需要繁雜的處理下游, 在生物制藥領域發揮的作用越來越大。與此同時, 生物制藥工程中也開始對復雜蛋白進行體現, 對毒性蛋白和膜蛋白等優勢進行體現。但是由于天然的蛋白質半衰期, 水溶性都是很差的。要想實現其表達, 實現蛋白質穩定, 發揮出其潛能, 已經成為了當今社會的熱點話題。所以, 文章對生物制藥領域中無細胞蛋白體系表達問題進行了深入的探討, 這對更好實現應用領域潛力, 實現理論結合實際的意義, 發揮出獨特的作用。

  1 、無細胞蛋白體系的概述

  無細胞蛋白體系是一種生物學技術, 該體系與傳統的生物學技術相比, 該體系具有獨特的優點。傳統的蛋白表達是在細胞體內進行的, 并且能夠對動植物細菌進行表達, 對細胞外源基因的進行的表達。對于無細胞蛋白合成系統來說, 該體系是全新的方式, 采取細胞抽提的方法, 實現了外源DNA或者是mRNA為模板, 能夠抽取相關酶, 蛋白因子, 通過加入GTP, ATP等實現體外系統的表達。自從胰島素來臨, 我國的重組蛋白藥物具有很高的安全性, 在很短時間內就飛快的發展, 在全球中的地位也很高。表達重組蛋白藥物常用系統包括大腸桿菌, 倉鼠卵細胞等。但這樣的方式往往不能使復雜的蛋白表達。就這樣, 無細胞蛋白因此而產生了。

  隨著我國社會的進步, 科學技術得到很好的發展, 在生物制藥方面, 蛋白質合成技術進行了深入的研究和探討, 并且無細胞蛋白的研究也越來越深入無細胞蛋白體系是不需要再活體細胞內進行的, 而采取的方式是基于提取物進行轉錄, 翻譯的, 實現了快速的表達得到目標蛋白。該系統組成中沒有細胞壁, 不需要參與相關的生化反應, 這就充分的發揮了其技術上的優勢。并且, 在這個過程中, 蛋白合成條件有利于折疊和表達, 非常容易調整。按照這一優勢, 無細胞蛋白表達的方式方法在生物制藥領域中是可以更好的進行應用的, 可以較多的快速篩選復雜蛋白質合成。另外, 該體系能夠實現天然氨基酸的表達, 可以很好的應用于化學特性中。所以, 近些年, 該系統的研究越來越深, 比如重組蛋白, 腫瘤疫苗等都得到了篩選。

  2、 無細胞蛋白的表達體系分類

  現階段, 無細胞蛋白體系主要分為兩種表達系統類型, 分別是原核, 真核。兩者具有不同的特點和系統, 在研究過程中的需求也是不同的, 所以, 一定要選擇需要恰當。

無細胞蛋白體系概念、分類及其制藥運用

  2.1 、原核系統

  在原核表達系統研究以來, 實現其表達過程利用了生物細胞的提取物, 其中大腸桿菌是非常常用的。其耐受性很強。并且在這個基礎上建立的表達系統優勢很大。人們具體的目標蛋白的表達需要根據標記蛋白和蛋白酶抑制劑進行目標蛋白的表達。但是其具有一定的缺點, 是其在翻譯之后, 正確折疊方面困難很大。而大腸桿菌的成本低, 表達效率高, 應用價值很高。

  2.2 、真核系統

  真核系統和原核系統之間的關系是相對的。真核系統在表達過程中利用的是真核生物的提取物。其中, 兔網織紅細胞, 麥芽提取物是常見的。真核細胞表達系統不存抑制, 所以表達非常的高效。在真核表達系統過程中, 要想更好的實現基因重組, 表達的更加穩定, 需要將環狀的模板線性化, 確保效率的加強。相關研究表明, 大腸桿菌和麥芽提取物系統具有高合成量, 可以得到高通量的研究。

  3、 在生物制藥領域當中的應用

  無細胞蛋白表達體系長期以來的生產成本很高, 并且效率低, 這些缺點對其發展造成了一定的限制。在生物制藥領域其發展價值卻非常高。隨著生物制藥技術的不斷發展和進步, 相關的能量也在提高, 細胞提取物工藝制備也在不斷發展, 實現了蛋白體外高通量的表達, 并且對無細胞蛋白體系應用領域的發展起到了促進的作用。在生物制藥領域當中, 無細胞蛋白體系具有非常重要的作用, 解決了很多的問題。文章對無細胞蛋白體系進行重組蛋白藥物生產等方面內容進行介紹。

  3.1、 引入非天然氨基酸

  將非天然氨基酸引入到蛋白序列當中就是進行蛋白工程改性的途徑, 以此來給予蛋白質進行化學修飾, 為蛋白質提供基因。傳統方式中, 加入抑制性tRNA識別終止密碼, 然后攜帶無義突變基因為模板, 引入氨基酸于特定的位點。相關研究發現, 非天然氨基酸技術是非常有效的, 能夠實現蛋白藥物的特異性修飾, 給予其一定的藥理特性, 比如可以對藥物的動力學穩定性進行提高。目前, 無細胞蛋白體系當中如果添加了非天然氨基酸底物, 就可以建立高效的反應體系, 能夠選擇修飾目標蛋白。

  3.2 、大規模化生產重組蛋白藥物

  伴隨著我國科技的發展, 我國不斷加深在重組蛋白藥物方面的研究, 這些方面的技術都在不斷成長和成熟, 能夠成功的開發出時間長, 體積大的體系。另外, 無細胞蛋白表達系統可以來源大腸桿菌, 并且該表達體系在不斷地開發, 在復雜的結構膜蛋白翻譯后繼續開發生產。對于這方面的研究, 國外學著對其進行了深入的探討, 有了深入的進展, 在蛋白質折疊, 復雜蛋白方面有很多優勢。并且, 在該系統下, 他們實現了熒光素酶的表達, 實現了糖基化的修飾, 非常具有研究價值和意義。并且相關研究也證明了, 無細胞蛋白表達技術在重組蛋白當中, 應用前景非常大。

  3.3、 蛋白的高通量表達

  闡述蛋白質基因編碼實現過程和結構功能之間的關系非常重要, 并且其已經成為當今社會發展中的需要討論的問題之一。在這個時代背景下, 高通量蛋白表達技術非常重要。無細胞蛋白表達體系也非常重要, 在現階段受到學術研究者的青睞。和傳統表達體系相比, 無細胞蛋白體系表達具有一定的優勢, 并且它省去了分子的克隆過程, 可以采用PCR作為模板。對于一些復雜蛋白, 不能夠在體內表達, 沒有辦法實現蛋白質折疊。對于這些優點進行充分的發揮和利用, 研究人員在進行蛋白質研究過程中, 非常靈活, 便于研究。另外, 無細胞蛋白體系能夠高效的制備蛋白芯片。能夠進一步實現蛋白固定化, 沒有辦法進行可溶性蛋白的純化, 很節約資金。目前, 很多研究表明, 蛋白芯片技術已經在臨床診斷中廣泛的應用, 發揮著有效的作用。

  無細胞蛋白表達體系是一種快速的高效的體外蛋白合成手段, 和傳統的體內表達相比, 可以對其不足之處進行彌補, 實現了體外的表達, 所以, 在生物制藥領域發展潛能還是非常大的, 具有廣泛的應用價值。不過, 現階段無細胞蛋白體系的發展還是有很多不足的地方的, 還需要進行深入的研究, 需要對其反應體系進行深入探討, 需要對體系的合成進行深入的挖掘, 更好的促進其發展。

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    徐曉燕.無細胞蛋白表達體系在生物制藥工程中的應用[J].化工管理,2019(14):27-28.
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