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BACTERIAS Y LEVADURAS COMO SISTEMAS HETERÓLOGOS DE
PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS DE INTERÉS EN MICROBIOLOGÍA
Guillermo Hernán SguazzaCátedra de Virología
Facultad de Ciencias Veterinarias - UNLP
Proteínas Recombinantes
Organismos difíciles de cultivar.
Bajo rendimiento.
Poco reproducibles.
Métodos costosos.
Alto riesgo biológico.
Organismo original
Organismo recombinanteGen de Interés
Fáciles de cultivar.
Alto rendimiento.
Muy reproducibles.
Económicos.
Bajo riesgo.
También pueden producirse proteínas recombinantes que no existen en la naturaleza.
Métodos ExtractivosMétodos Extractivos
Proteínas de origen natural
Uso de las proteínas recombinantes
Agropecuarias: InoculantesSanidad animalBiopesticidas y bioherbicidas
Industriales:Alimentos (quimosinas, amilasas)Textil (amilasas, pectinasas,etc)Papel (xilanasas; celulasas)
Salud humana:Diagnóstico Terapéuticas Vacunas Actualmente más de 254 fármacos
biotecnológicos han sido aprobados para más de 392 indicaciones terapéuticas
INSULINA (1982)(Diabetes mellitus)Páncreas porcino (Ala30→Thr) → Distinta farmacocinética
SOMATOTROPINA (1985) (Enanismo congénito)Hipófisis humana → Algunos casos de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
HBsAg (1986)(Vacuna VHB)Plasma sanguíneo de enfermos crónicos (~20L/dosis).
ERITROPOYETINA (1989)(Pacientes anémicos con insuficiencia renal crónica)2550 litros de orina para obtener 10 mg EPO
Ejemplos
Obtención del gen de interés
Selección de las colonias productoras
Clonación del vector
Cultivo a baja escala
Pruebas piloto
Escalado
Extracción
Purificación
Formulación
Sistemas de expresión
Bacterias.Levaduras.Baculovirus - Células de Insecto.Células de mamífero.Plantas transgénicas.Animales transgénicos.
La elección del organismo depende de:
Las propiedades de la proteína – Modificaciones post-traduccionales.
El grado de pureza requerida.
Demanda del producto – Escala de producción.
Capacidad de expresión del sistema.
Costo de producción.
Equipamiento requerido.
Posibles sistemas:
Bacterias Levaduras C. insecto C. mamíferoPlantas Animales
Costo Dificultad Tiempo Expresión Versatilidad
Costo Escalado Purificación Riesgos
Producción
Desarrollo
BacteriasEscherichia coli Bacillus subtilisCaulobacter crescentusPseudomonas sp.Streptomyces lividansLactobacillus lactis
VentajasBuen conocimiento sobre su fisiología y genética.Fácil manipulación.Cultivos baratos con altas densidades celulares.
DesventajasNo poseen un sistema eficiente para realizar modificaciones post-traduccionales.Baja secreción de la proteína al medio de cultivo.Formación de cuerpos de inclusión insolubles en el citoplasma celular.Generan endotoxinas.
LevadurasSaccharomyces cerevisiaeHansenula polymorphaPichia pastorisYarrowia lipolyticaKluyveromyces lactis
VentajasSon capaces de glicosilar proteínas de manera similar a los eucariotas superiores.Muchos son organismos GRAS.Manipulación sencilla a nivel de laboratorio e industrial.Medios de cultivos baratos.Secreción eficiente de la proteína heteróloga.Libres de toxinas y pirógenos.
DesventajasActividad proteolítica.Presentan fenómenos de hiperglicosilación. Algunas proteínas no se producen de forma eficiente.
TerapeuticosInsulina E. coli (Diabetes mellitus)Activador de plasminógeno E.coli (Anticoagulante)Hormona de Crecimiento E.coli (Ciertos defectos en el crecimiento)Antagonista HCH E. coli (Acromegalia)Calcitonina E. coli (Osteoporosis postmenopáusica)Glucagon S. cerevisiae (Hipoglucemia)Hirudina S. cerevisiae (Anticoagulante)INF alfa E. coli (Hepatitis B y C)Interleukina – 1 E. coli (Artritis reumatoidea)Interleukina – 2 E. coli (Carcinoma renal)INFγ 1b E. coli (Anti viral)
VacunasPapiloma Humano S. cerevisiae Hepatitis B S. cerevisiaeBorrelia burgdorferi E. coli
Anticuerpos monoclonalesAsma, psoriasis, artritis reumatoidea, esclerosis múltiple y algunos tipos de cáncerDiagnóstico.
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