Материал: Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия

ВВЕДЕНИЕ. В настоящее время ведутся исследования возможностей медицинского использования более чем 300 рекомбинантных белков. Здесь будут рассмотрены цитокин (фактор некроза опухолей (TNF)), ДНКаза I и глюкоцереброзидаза.

ФАКТОР НЕКРОЗА ОПУХОЛЕЙ (TNF). Фактор некроза опухолей был обнаружен в результате наблюдения, что при бактериальной инфекции происходит замедление развития некоторых опухолей. Под действием бактериального эндотоксина, имеющего структуру липополисахарида, в активированных макрофагах, моноцитах, клетках-киллерах (NK-клетках), а также в клетках мозга и печени образуется фактор некроза опухолей. Существует два варианта TNF; их аминокислотные последовательности гомологичны лишь на 30%, однако эти гликопротеины проявляют сходные биологические свойства. TNFα (МR 17,3, 157 аминокислотных остатков) вырабатывается макрофагами. Рентгеноструктурный анализ молекулы TNFα выявил необычно высокое содержание β-складчатых слоев. Для TNFα обнаружены рецепторы двух типов. TNFβ (171 аминокислотный остаток) синтезируется в лимфоцитах (поэтому его иногда называют лимфотоксином) и связывается с теми же рецепторами, что и TNFα. Структура TNFβ мало изучена, поскольку большинство исследований были сосредоточены на TNFα. Было показано, что в системе in vitro TNFα обладает цитотоксическим действием по отношению к трансформированным клеткам, и это действие может быть усилено добавлением интерферона. Клинические испытания в системе in vivo не подтвердили эти наблюдения, и, кроме того, выявили опасные побочные эффекты (воспалительные реакции, артрит, повышенное артериальное давление и др.). TNFα играет важную роль во многих «положительных» и «отрицательных» реакциях, происходящих в организме: он определяет состояние септического шока и кахексию (истощение) в результате хронических инфекций или развития опухоли. TNFα также вовлечен в регуляцию образования других цитокинов и, вероятно, участвует в развитии аутоиммунных заболеваний (в частности, ревматоидного артрита) и отторжении трансплантата. Такое интересное «неоднозначное» действие TNF, а также возможность его получения в качестве рекомбинантного продукта (например, в клетках E. coli) послужили причиной активного изучения этого фактора.

ДНКАЗА I (Pulmozyme®). Муковисцидоз – наследственное заболевание, в большинстве случаев с летальным исходом, связанное с накоплением в легких слизи, затрудняющей дыхание. Повышенная вязкость слизи обусловлена присутствием внеклеточной ДНК из распадающихся лейкоцитов. Для лечения (ингаляции) используется рекомбинантная

ДНКаза I человека (260 аминокислотных остатков), синтезируемая в клетках СНО. Мировой объем рынка составляет около 300 млн долл. США (2004 г.). Выход рекомбинантного продукта в этих клетках удалось повысить благодаря экспрессии дигидрофолатредуктазы и присутствию в среде роста метотрексата. Активность природного фермента ингибируется G-актином, поэтому методами белковой инженерии был получен мутантный белок, устойчивый к действию актина, что повысило активность ДНКазы I в 10–50 раз. Применение ДНКазы I не излечивает пациентов, однако немного облегчает их состояние. Муковисцидоз – моногенное заболевание, и в последнее время ведется активное изучение возможностей генной терапии.

ГЛЮКОЦЕРЕБРОЗИДАЗА. Болезнь Гоше – наследственное заболевание, причиной которого является накопление глюкоцереброзидов в некоторых клетках в результате пониженного содержания глюкоцереброзидазы (CerezymeTM). В зависимости от клинических симптомов различают три варианта протекания болезни. Наиболее тяжелая форма I характеризуется болями в костях и отделах пищеварительного тракта. Эти симптомы могут быть сглажены при регулярном внутривенном введении глюкоцереброзидазы. Глюкоцереброзидазу человека получают из плаценты или в виде рекомбинантного продукта, образующегося в клетках СНО. Мировой объем рынка составляет около 850 млн долл. США (2004 г.).