بررسي سيستم‌هاي بياني مختلف براي توليد پروتئين‌هاي نوتركيب دارويي با تاكيد بر سلول‌هاي پستانداران

Evaluation of Different Expression Systems for the Production of Pharmaceutical Recombinant Proteins with Emphasis on Mammalian Cells

يك پروتئين، تنها به بهترين شكل در سلول اصلي خود، تحت شرايط فيزيولوژيكي خاص كه در آن چندين سيستم مولكولي براي توليد كارآمد و كنترل كيفيت در مراحل مختلف از جمله سنتز، تاخوردگي و تغييرات پس از ترجمه با هم كار ميكنند، بيان خواهد شد. ولي در حال حاضر، توليد پروتئين در كميت و كيفيت مناسب براي اهداف درماني يك نياز ضروري ميباشد. بنابراين سيستمهاي بياني مختلف، براي توليد پروتئين نوتركيب توسعه يافتند. سيستم باكتريايي، مخمر، باكلوويروس-سلول حشرات، سلولهاي پستاندارن و اخيرا نيز سيستمهاي فاقد سلول. در اين مطالعه تمامي اين سيستمها از نظر قابليت توليد پروتئين نوتركيبي با عملكردي مشابه شكل طبيعي خود، بررسي شده­اند. همچنين مزايا و معايب هر كدام از اين سيستمها نيز ارائه شده است. زماني كه تاخوردگي و ميزان تغييرات پس از ترجمه پروتئين نوتركيب بسيار مهم باشند، بيان در سيستمهاي يوكاريوتي، به ويژه استفاده از سلولهاي پستانداران، نه تنها ارگانهاي لازم براي تاخوردگي مناسب و تغييرات پس از ترجمه را فراهم ميكند، بلكه بيان پروتئينهاي بزرگ و پيچيده را نيز ممكن ميسازد. با اين حال يك سيستم بياني بايد بتواند توليد بالا، بيشترين فعاليت بيولوژيكي، آساني خالص سازي و كمترين زمان توليد براي پروتئين نوتركيب را با هم تركيب كند.

A protein will be best expressed in its native cell type under physiological conditions, where a multitude of molecular systems work together for efficient production and quality control at various stages, including synthesis and folding, post-translational modification. However, production of proteins in appropriate quantity and quality is an essential requirement for therapeutic purposes in the present time. So, various expression systems have been developed to produce recombinant proteins: bacteria systems, yeast, baculovirus-infected insect cells, mammalian cells and, more recently, cell-free systems. In this review all of these systems were investigated in terms of capability to produce a recombinant protein with same function to their native. The advantages and disadvantages of each of these systems are also presented. When the folding and the extent of post-translational modifications of the recombinant protein are critical, expression in Eukaryotic systems and in particular the use of mammalian host cells, not only provides the optimal machinery for proper folding and post-translational modifications, but also possible the expression of large and complex proteins. However, an expression system should be capable to combine high yield, highest biological activity, ease of purification, and short timelines.