Rośliny jako alternatywa dla produkcji biofarmaceutyków

Rośliny w medycynie obecne były od dawna, jednak od jakiegoś czasu przeżywają one swoją „drugą młodość”. Wraz z rozwojem technik inżynierii genetycznej dostrzeżono możliwość produkowania przez rośliny funkcjonalnych białek rekombinantowych na szeroką skalę. Odkrycie nowego zastosowania roślin jest obiecującą alternatywą w medycynie i przemyśle. Być może wkrótce zapomnimy o ograniczeniach, które narzucały nam metody wykorzystujące mikroorganizmy, drożdże, czy hodowle komórek ssaczych.

Dotychczas otrzymywanie przeciwciał i innych białek zachodziło w bakteriach, drożdżach i komórkach ssaczych. Jednak każdy użyty system związany jest z pewnymi ograniczeniami nie pozwalającymi na zadowalającą efektywność. Bakterie mogą zanieczyszczać białka wytwarzanymi endotoksynami. Z mikroorganizmami związane są też trudności w oczyszczaniu końcowego produktu. Drożdże w odróżnieniu od bakterii mają zdolność obróbki potranslacyjnej, która zwiększa szansę na otrzymanie aktywnego białka. Niestety, proces ten przebiega nieco odmiennie niż ten zachodzący w komórkach ssaczych, co może skutkować brakiem aktywności otrzymanego produktu. Z kolei hodowla tkanek ssaczych jest dobrą metodą, jeżeli chodzi o wytwarzanie funkcjonalnych białek, ale często wiąże się to z wątpliwościami wynikającymi z natury etycznej. Dodatkowo istnieje duże ryzyko zanieczyszczeniami, a sama produkcja jest kosztowna ze względu na drogi, specjalistyczny sprzęt.

Postęp technologii jest jednym z głównych motorów napędowych poszukiwania nowych rozwiązań oraz eliminacji istniejących problemów. To skierowało zainteresowanie badaczy na rośliny jako miejsce ekspresji dla określonych białek. Po raz pierwszy o roślinach w tym kontekście zrobiło się głośno w 1989 roku, kiedy badacze (Hiatt i współautorzy) udowodnili, że w tytoniu może zachodzić ekspresja i produkcja funkcjonalnych, aktywnych biologicznie przeciwciał. Kolejne lata spowodowały wzrost zainteresowania wykorzystaniem ich w medycynie, diagnostyce i przemyśle.

Zalety roślin wykorzystywanych do produkcji przeciwciał i nie tylko

Atrakcyjność roślin jako „biofabryk” polega na wyeliminowaniu dotychczasowych problemów związanych z produkcją białek. Przede wszystkim głównym „argumentem za” są względy ekonomiczne. Umożliwia to produkcję biofarmaceutyków na szeroką skalę i –co najważniejsze – w atrakcyjnej cenie. Jest to istotne ze względu na ogromne zapotrzebowanie na tego typu produkty. Potwierdza to przykład ludzkiej albuminy osocza (HSA), której roczne zapotrzebowanie wynosi aż 550 ton, a koszty wyodrębnienia jej z ludzkiej krwi są bardzo wysokie. Kolejną zaletą jest bezpieczeństwo wytwarzania funkcjonalnych białek rekombinantowych. Zminimalizowane jest ryzyko zanieczyszczenia pożądanego produktu patogenami wirusowymi człowieka, drobnoustrojami chorobotwórczymi czy toksynami bakteryjnymi, zagrażającymi zdrowiu lub życiu ludzi, którym to białko zostałoby podane. Np. izolacja albuminy z osocza może nieść ryzyko zakażenia wirusowego, więc alternatywna metoda wykorzystująca rośliny jest strzałem w dziesiątkę. Istotny jest też fakt, że w roślinach zachodzi obróbka potranslacyjna w sposób bardzo zbliżony do organizmu ssaczego, co determinuje stworzenie w pełni aktywnego biologicznie białka w znacznych ilościach. Nie bez znaczenia jest też fakt, że rośliny nie jest trudno genetycznie modyfikować w celu otrzymania pożadanych przeciwciał, czy też innych białek. Wykorzystanie roślin nie wzbudza także negatywnych emocji, co jest związane z zapewnionym bezpieczeństwem stosowania farmaceutyków i niewątpliwą przewagą nad innymi, dotychczas stosowanymi metodami.

 Tylko zalety? 

Trangeniczne rośliny to z pewnością pewne i obiecujące źródło funkcjonalnych biofarmaceutyków. Jednak należy zastanowić się nad ewentualnymi wadami ich wykorzystywania. Przede wszystkim manipulacje genetyczne w roślinach nie od razu dadzą nam pożadane produkty. Aby zapewnić efektywność i bezpieczeństwo, należy doprowadzić, by linia transgenicznych roślin wykazywała stałą ekspresję określonego genu, co może trwać nawet kilkanaście lat. Wciąż prowadzone są badania związane z procesami oczyszczania rekombinowanych białek, co stanowi istotny problem, gdyż otrzymane produkty białkowe muszą podlegać standardom, które pozwolą dopuścić je do użytku.

Jeżeli przeciwstawimy sobie wady i zalety wykorzystywania roślin w produkcji przeciwciał, szczepionek i innch białek, niewątpliwie można dostrzec przewagę korzyści nad wadami. Choć metoda ta nie jest jeszcze spopularyzowana i pozostaje w fazie badań, nie ulega wątpliwości, że za jakiś czas to transgeniczne rośliny będą grały pierwsze skrzypce w produkcji pożądanych białek.

Martyna Kuligowska
Studentka biotechnologii