Forskere fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability har vist, at gærceller kan producere store mængder aktivt hæmoglobin – de proteiner i røde blodlegemer, som transporterer ilt. Nu er den videnskabelige artikel blevet tildelt den prestigefyldte B&B Elmer Gaden Award.
Indtil for nylig har forskere haft store vanskeligheder med at fremstille ilt-transporterende proteiner i blod kaldet hæmoglobin ved hjælp af mikrober. Hæmoglobin er vigtigt for at kunne fremstille fx bloderstatninger, som bruges i blodtransfusioner.
Men nu har forskere fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability vist, at gær kan genmodificeres til at producere store mængder aktivt menneskeligt hæmoglobin – et protein, der potentielt kan redde livet for tusindvis af patienter, som har brug for en blodtransfusion.
"Cellerne kan potentielt revolutionere måden, vi fremstiller blod til transfusioner på"
Professor Jens Nielsen, Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability
Forskningsresultaterne blev publiceret i tidsskriftet ”Biotechnology & Bioengineering”, og artiklen har fået B&B Elmer Gaden-prisen 2016 for bedste artikel. Prisen gives til en fremragende artikel, der er blevet publiceret i tidsskriftet i det forgangne år.
E. coli kasseret til fordel for gær
Forskere har i årtier forsøgt at gensplejse bakterien E. coli til at producere hæmoglobin – de proteiner i røde blodlegemer, som transporterer ilt rundt i kroppen.
Forsøgene viste, at E. coli godt kan designes til at producere hæmoglobin, men at proteinerne er relativt ustabile og har en begrænset evne til at transportere ilt, fordi de stammer fra bakterier.
Derfor besluttede forskere fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability at bruge gær (Saccharomyces cerevisiae) i stedet. På grund af gærs store lighed med menneskelige celler, burde gær være en bedre kandidat til at fremstille humant hæmoglobin end bakterier.
Forskerne indførte små ringformede DNA-molekyler (plasmider), som indeholder vigtige gener for at producere hæmoglobin. I de første designer-gærceller var udbyttet fire pct. hæmoglobin ud af det samlede proteinindhold i cellen, hvor indholdet i E. coli havde været fem pct.
Gær narres til at overproducere hæmoglobin
I det seneste forsøg slettede forskerne en såkaldt transskriptionsfaktor kaldet HAP1, som regulerer genudtrykket i forhold til indholdet af bestemte jernholdige molekyler (heme) og ilt i cellen.
Uden HAP1 producerer cellerne mere hæmoglobin på grund af manglen på naturlig regulering. Dette trick gav et samlet udbytte på hele syv pct. af det samlede proteinindhold i gærcellerne.
Hvis man forestillede sig, at designer-gæren blev dyrket i tanke på 100.000 liter, ville cellerne producere ca. 200 kg aktivt hæmoglobin pr. døgn. Da raske mennesker har ca. 150 gram hæmoglobin pr. liter blod, ville en 100.000-liters tank således kunne producere hæmoglobin svarende til over 1.300 liter blod pr. døgn.
”Denne cellelinje kan potentielt revolutionere den måde, vi fremstiller blod til transfusioner på. Når det er muligt at fremstille effektive iltbærere billigt i celler, bliver det mere attraktivt at benytte metoden i stedet for at fremstille iltbærerne kemisk eller at isolere hæmoglobin fra dyreblod,” siger professor Jens Nielsen, som vandt prisen og holdt en forelæsning om emnet i San Diego i USA.
Læs den videnskabelige artikel her
Engineering the oxygen sensing regulation results in an enhanced recombinant human hemoglobin production by Saccharomyces cerevisiae. Forfattere: José L. Martínez, Lifang Liu, Dina Petranovic og Jens Nielsen. DIO: 10.1002/bit.25347
Kontakt
Jens Nielsen, nielsenj@chalmers.se, tlf: +46 (0)31 772 3804