Mammalian protein expression and characterization tools for next generation biologics
Tid: Fr 2021-06-11 kl 10.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_rWE4Vh8-TO-3ijij3PcXSg, Stockholm (English)
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Niklas Thalén , Proteomik och nanobioteknologi, Proteinteknologi, Royal institute of technology, Rockberg lab
Opponent: Professor Kerstin Otte, Hochschule Biberach, Tyskland
Handledare: Professor Johan Rockberg, Proteomik och nanobioteknologi, Proteinteknologi
Abstract
Proteinläkemedel får stadigt en starkare ställning inom den moderna medicinen. Nya rekombinanta proteiner som utvecklas idag kan binda mot sitt mål med hög specificitet och med få sidoeffekter. Detta har möjliggjort behandling av sjukdomar som för bara några år sen var letala. Utvecklandet av terapeutiska proteiner möjliggörs av proteinteknik, ett relativt ungt område som är i konstant utveckling. Där artificiell konstruktion av rekombinanta proteiner möjliggör bekämpandet av en uppsjö av sjukdomar. För att uppnå rätt funktion och kvalité, så behöver terapeutiska proteiner vara korrekt producerade. Detta sker inom en levande produktions cell, där rätt veckning samt modifikation möjliggör dess konstruktion. Utöver detta så behöver även enorma kvantiteter av biofarmaceutiska läkemedel kunna produceras, för att säkerställa tillgången av de bästa läkemedel som finns att erbjuda. För detta ändamål används främst mammalieceller som produktionsvärd då tillvägagångsättet för proteinkonstruktion är konserverat inom den biologiska klassen. Men även om mammalieceller är bäst lämpade för ändamålet, så finns det ett stort utrymme för förbättringar hos dessa. Utvecklingen an nya rekombinanta terapeutiska proteiner är beroende av att tillverkningsprocessen fungerar, och om det ej uppnås så kommer potentiella nya läkemedel aldrig realiseras. Även funktionella tillverkningsprocesser med inneboende begränsningar kan påverka det producerade proteinet negativt, med en lägre och ogynnsam effektivitet som följd. I denna avhandling så undersöks flera olika tillvägagångsätt för att förbättra produktion av rekombinanta proteiner i mammalieceller. Inledningsvis så presenteras det fundamentala inom rekombinant proteinteknik samt mammaliecellers funktion för tillverkande av dessa. Följt av summeringen av sex vetenskapliga artiklar som behandlar metoder för uttryckandet samt karakteriseringen av proteiner tillverkade inom mammalieceller. I artikel I används transkriptomik för identifikation av gener som är involverade i tillverkningen av ett svåruttryckt protein, detta möjliggjorde en 150-faldig ökning av aktivitet hos produkten. Även i artikel IV så identifierades genomiska skillnader kopplade till produktionsökningen hos en ny cellinje med hjälp av transkriptomik. Förutom omik tekniker så presenteras metoder för uttryckandet samt modifieringen av rekombinanta proteiner som genererar mer funktionell produkt för flera olika proteinfamiljer. Även ett protokoll för genererandet av en split-GFP variant där ena delen av molekylen har fått forma fluoroforen i ett tidigare skede presenteras i artikel V. Avslutande så introduceras en optimerad process där ett membran-förankrat antigen möjliggör en detaljrik epitope mappning via mammalieceller. Med denna metod så identifieras inbindningen av fyra antikroppar mot SARS-CoV-2. För samtliga artiklar som presenteras i denna avhandling så är produktion av proteiner inom mammalieceller den gemensamma nämnaren. Utforskandet av möjligheterna inom produktion av rekombinanta proteiner i mammalieceller är av yttersta vikt för att producera funktionella biofarmaceutiska läkemedel både idag samt i framtiden. Vilket möjliggör vidare framgångar i förhindrandet av sjukdomars lidande.