В последние годы ученые пытаются превратить различные микроорганизмы в своеобразные биохимические лаборатории, способные синтезировать длинные молекулы антител и лекарств. В качестве прототипов для таких «биореакторов» выступают бактерии, грибы или одноклеточные водоросли. Успешное создание «живой лаборатории» удешевит производство лекарств, синтез которых практически не возможен на сегодняшний день.
Группа ученых под руководством Стивена Мэйфилда (Stephen Mayfield) из университета Калифорнии в Сан-Диего (США) сделала существенный шаг вперед в этом деле, «научив» водоросль Chlamydomonas reinhardtii синтезировать молекулы антиракового препарата, способного уничтожать лейкемические клетки крови.
Как объясняют ученые, хлоропласты растений, в том числе и водорослей, содержат в себе все необходимые инструменты для создания живой лаборатории. Бактерии не умеют синтезировать и «сворачивать» в нужную форму некоторые сложные белки, что делает водоросли одной из самых привлекательных целей для биотехнологов.
Мэйфилд и его коллеги смогли вставить в геном водоросли особую последовательность — так называемый «химерный ген», состоящий из двух разнородных генетических «программ». Первая часть гена содержала в себе инструкции по сборке молекулы антигена, способного присоединяться к оболочке лимфоцитов, а вторая — белка, включающего программу «самоуничтожения» внутри раковой клетки.
Ученые вырастили культуру водорослей с модифицированным геномом и дождались, когда они начнут синтезировать молекулы лекарства. Оказалось, что первоначальная версия препарата была малопригодной для медицинских целей — его молекулы слишком быстро распадались.
Авторы статьи решили эту проблему, «добавив» в химерный ген несколько других обрывков генетических инструкций, которые стабилизировали молекулу лекарства. Ученые подготовили новую культуру водорослей, после чего измельчили клетки и выделили экстракт препарата из смеси.
По словам биотехнологов, данное лекарство от лейкемии справляется со своей задачей — уничтожением раковых клеток крови — ничуть не хуже, чем его дорогостоящие аналоги. Как утверждают Мэйфилд и его коллеги, их методика позволит уменьшить цену терапии в несколько десятков или сотен раз.
Исследователи отмечают, что их разработка является универсальной по своей природе. Ее можно приспособить для синтеза других лекарств или веществ, вставив соответствующие наборы инструкций в химерный ген.
«Через некоторое время мы сможем думать о медицине примерно в том же ключе, в котором мы думаем при сборке компьютера, комбинируя несколько модулей и получая устройство для решения некоторых специфических задач. Мы сможем синтезировать белки, способные связываться с несколькими типами клеток и содержащие в себе отдельные “программы” для каждого из них», — заключает Мэйфилд.