Современное состояние и последние достижения в производстве биофармацевтических препаратов в Escherichia coli, дрожжах и клетках млекопитающих

Почти все из примерно 200 одобренных биофармацевтических препаратов производятся с использованием одной из трех систем-хозяев: бактерии Escherichia coli, дрожжей (Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris) и клеток млекопитающих. В статье описаны наиболее широко применяемые методы экспрессии рекомбинантных белков в цитоплазме или периплазме E. coli, а также стратегии секреции продукта в питательную среду. Рекомбинантная экспрессия в E. coli влияет на физиологию клеток и запускает стрессовый ответ, который необходимо учитывать при разработке процесса. Повысить экспрессию функционального белка можно путем оптимизации гена, плазмиды, клетки-хозяина и процесса ферментации. Обобщены соответствующие свойства двух дрожжевых экспрессионных систем — S. cerevisiae и P. pastoris. Оптимизация экспрессии в S. cerevisiae была направлена главным образом на усиление секреции, которая в противном случае является лимитирующим фактором. P. pastoris недавно впервые была одобрена в качестве хозяина для производства биофармацевтических препаратов. Эта система обеспечивает высокоуровневые продукцию и секрецию белка. Кроме того, генетическая инженерия позволила получать с ее помощью рекомбинантные белки с гуманизированными профилями гликозилирования. В производстве биофармацевтических препаратов также используются несколько линий клеток млекопитающих грызуньего или человеческого происхождения. Оптимизация их экспрессии была сосредоточена на клональном отборе, воздействии на эпигенетические факторы и генетической инженерии. Системные подходы к оптимизации применяются ко всем клеточным экспрессионным системам. Они включают параллельные высокопроизводительные методы, такие как ДНК-микрочипы, секвенирование нового поколения и протеомика, и позволяют одновременно контролировать множество параметров. Ожидается, что системные подходы в сочетании с технологическими достижениями, такими как одноразовые биореакторы и микробиореакторы, приведут к повышению качества и количества биофармацевтических препаратов, а также к сокращению сроков разработки продукции.