Новости

Биолог из МГУ создал белок, который вылечит анемию, рак и переломы

Сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова вместе с российскими коллегами синтезировал высокоочищенный белок эритропоэтин, который можно использовать для лечения анемии и рака и ускорения заживления переломов костей. Результаты исследований были опубликованы в журнале Biochemistry (Moscow). 

Эритропоэтин — это белок, который вырабатывается в почках и стимулирует образование красных кровяных клеток (эритроцитов) в организме человека. Его широко используют как лекарство: инъекции эритропоэтрина восстанавливают нормальный уровень эритроцитов при различных формах анемии, связанных с почечной недостаточностью, раком и применением химиотерапии. Сейчас этот белок промышленно получают из генетически модифицированных клеток яичников китайского хомячка, в которых он синтезируется в виде смеси с разным содержанием углеводов. На языке учёных это значит, что формы смеси по-разному гликозилированы.

Кроме того, эритропоэтин также обладает другой функцией — восстановлением (репарированием) костных тканей, поэтому учёные планируют использовать этот белок для местного введения в область поражённой костной ткани при переломах. Белок будет находиться в составе импланта из материала-носителя, который удержит эритропоэтин в месте введения.

Российские учёные получили высокоочищенный эритропоэтин методом синтеза в клетках кишечной палочки (бактерии E. coli). Белок был рекомбинантным, то есть состоящим из аминокислотных последовательностей разных природных белков. При таком синтезе в клетках бактерий эритропоэтин получается негликозилированным, поэтому обладает меньшей молекулярной массой по сравнению с гликозилированными формами и быстрее выводится из кровотока.

«Основной проблемой при синтезе в бактериях рекомбинантного человеческого эритропоэтина, которую предстояло решить в работе, было получить его в виде белка с правильно сформированными химическими связями. Белок должен обладать биологической активностью и быть пригодным для использования в регенеративной медицине. С помощью синтеза в бактериальных клетках мы получили высокоочищенный негликозилированный рекомбинантный человеческий эритропоэтин, который обладает специфической биологической активностью», — рассказала Анна Карягина-Жулина, один из авторов статьи, доктор биологических наук, старший научный сотрудник отдела математических методов в биологии Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова.

В ходе работы учёные использовали методы очистки белка с помощью колоночной хроматографии. Для повышения растворимости белка его синтезировали в составе гибридных конструкций с дополнительными белковыми доменами, которые обеспечивают лучшую растворимость всего белка. Исследователи перебрали три варианта дополнительных доменов. Использование одного из них позволило авторам получить растворимую форму белка и очистить его. Для отщепления чистого эритропоэтина гибридный белок исследователи обрабатывали ферментом энтерокиназой. Биологическую активность полученного в бактериях эритропоэтина авторы показали на специальной линии клеток (клетки эритролейкемии), которые начинали усиленно делиться при добавлении эритропоэтина.

Авторы отмечают, что эта работа — часть большого проекта, посвящённого разработке новых имплантируемых материалов с эритропоэтином и человеческим костным морфогенетическим белком-2 (rhBMP-2) для реконструктивной хирургии.

«Предполагается, что введение в область костной травмы рекомбинантного эритропоэтина, полученного в опубликованной работе, позволит добиться ещё большего повышения эффективности разрабатываемых нами имплантируемых материалов. То, что оба рекомбинантных белка: и rhBMP-2, и эритропоэтин — мы получаем бактериальным синтезом, обеспечит существенное удешевление получаемых на их основе материалов по сравнению с зарубежными материалами. Таким образом, перспективой данной работы будет получение новых высокоэффективных имплантируемых материалов для реконструктивной хирургии и доступность имплантируемых материалов нового поколения населению России», — заключила Анна Карягина-Жулина.

Исследование проходило в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом. Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии, Научного центра психического здоровья РАН, Первого московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН, Государственного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов и из Министерства здравоохранения РФ.

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.