在实验室里靠近生产肝素

在最近的一项研究中,加州大学圣地亚哥分校的研究人员将更近一步使肝素在培养细胞的能力。肝素是一种有效的抗凝血剂,使用最多的处方药在医院,然而cell-culture-based生产肝素目前是不可能的。

特别是,研究人员发现肝素生物合成的关键基因:ZNF263(锌指蛋白263)。研究人员认为这种基因调节器是一个关键的路上发现肝素工业生产。这个想法是控制这个监管机构在工业使用基因工程细胞系,铺平了道路安全的工业生产控制细胞培养的肝素。

肝素是目前由从猪小肠中提取药物,这是一个关心安全,可持续性,和安全方面的原因。每年数以百万计的猪需要满足我们的需求,和大多数制造业是在美国完成的。此外,十年前,污染物从猪准备导致数十人死亡。因此,有必要开发可持续的重组生产。工作提供了新的见解如何细胞控制肝素的合成。

肝素的监管

肝素是一种特殊亚型的更一般的类的碳水化合物,称为乙酰肝素硫酸盐,是由多种细胞,人体中,以及在细胞培养。然而,肝素是专门生产一种特殊类型的血细胞称为肥大细胞。这一天,细胞培养生产的肝素不能成功。加州大学圣地亚哥分校的研究人员认为,肝素合成必须的控制下某些基因(称为转录因子)的监管机构,其组织发生可能会给生产肝素肥大细胞的独特能力。

因为监管机构对肝素不知道,加州大学圣地亚哥分校教授领导的研究小组(Jeffrey Esko和Nathan Lewis用生物信息学软件扫描基因编码酶参与了肝素生产和专门寻找序列的元素可以代表对转录因子结合位点。这样一个结合位点的存在可以表明各自的基因是由相应的基因调节蛋白,即转录因子。

“最突出的一个DNA序列是首选的转录因子称为ZNF263(锌指蛋白263),”解释了加州大学圣地亚哥分校教授内森·e·刘易斯,拥有任命加州大学圣地亚哥分校医学院的儿科和加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院生物工程的部门。“虽然做了一些研究这个基因监管机构,这是第一个主要的监管机构参与肝素合成,”刘易斯说。他也是赵系统生物学中心主任在加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院。

使用基因编辑技术,CRISPR / Cas9,加州大学圣地亚哥分校的研究人员在人体细胞突变ZNF263线通常不会产生肝素。他们发现这个细胞株通常会产生的硫酸乙酰肝素是现在发生了化学反应,显示出接近肝素的反应性。

实验进一步表明,ZNF263压制肝素生产的关键基因。有趣的是,基因表达数据的分析从人类白细胞显示肥大细胞(抑制ZNF263生产肝素在活的有机体内)、嗜碱粒细胞,肥大细胞有关。研究人员报告,ZNF263似乎是一个活跃的肝素生物合成的抑制因子在大多数细胞,肥大细胞和使生产肝素因为ZNF263抑制这些细胞。

这一发现可能在生物技术有重要的关联。工业用细胞系(如CHO细胞通常无法生产肝素)可以转基因灭活ZNF263那能使他们产生肝素,如肥大细胞。

的项目科学家菲利普Spahn Nathan Lewis的实验室部门的儿科和加州大学圣地亚哥分校生物工程团队追求进一步的方向描述:“我们的生物信息学分析显示几个额外的潜在基因监管机构也会导致肝素生产和现在令人兴奋的进一步研究的对象。”

参考

维斯等。(2020)ZNF263转录监管机构的肝素和硫酸乙酰肝素的生物合成。PNAS。DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920880117

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。