1. BACTERIAS Y LEVADURAS COMO
SISTEMAS HETERÓLOGOS DE
PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS DE
INTERÉS EN MICROBIOLOGÍA
Guillermo Hernán Sguazza
Cátedra de Virología
Facultad de Ciencias Veterinarias - UNLP
2. Proteínas Recombinantes
Proteínas de origen natural
Organismo Organismo
original Gen de Interés recombinante
Métodos Extractivos
Fáciles de cultivar.
Organismos difíciles de cultivar.
Alto rendimiento.
Bajo rendimiento.
Muy reproducibles.
Poco reproducibles.
Económicos.
Métodos costosos.
Bajo riesgo.
Alto riesgo biológico.
También pueden producirse proteínas recombinantes que
no existen en la naturaleza.
3. Uso de las proteínas recombinantes
Agropecuarias:
Inoculantes
Sanidad animal
Biopesticidas y bioherbicidas
Industriales:
Alimentos (quimosinas, amilasas)
Textil (amilasas, pectinasas,etc)
Papel (xilanasas; celulasas)
Salud humana:
Diagnóstico
Terapéuticas
Actualmente más de 254 fármacos
Vacunas
biotecnológicos han sido aprobados para
más de 392 indicaciones terapéuticas
4. Ejemplos
INSULINA (1982)
(Diabetes mellitus)
Páncreas porcino (Ala30→Thr) → Distinta farmacocinética
SOMATOTROPINA (1985)
(Enanismo congénito)
Hipófisis humana → Algunos casos de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
HBsAg (1986)
(Vacuna VHB)
Plasma sanguíneo de enfermos crónicos (~20L/dosis).
ERITROPOYETINA (1989)
(Pacientes anémicos con insuficiencia renal crónica)
2550 litros de orina para obtener 10 mg EPO
5. Obtención del gen de interés
Clonación del vector
Selección de las
colonias productoras
Escalado
Extracción
Cultivo a baja escala
Purificación
Formulación Pruebas piloto
6. Sistemas de expresión
La elección del organismo depende de:
Las propiedades de la proteína – Modificaciones post-traduccionales.
El grado de pureza requerida.
Demanda del producto – Escala de producción.
Capacidad de expresión del sistema.
Costo de producción.
Equipamiento requerido.
Bacterias.
Levaduras.
Baculovirus - Células de Insecto.
Posibles sistemas: Células de mamífero.
Plantas transgénicas.
Animales transgénicos.
8. Bacterias
Escherichia coli
Bacillus subtilis
Caulobacter crescentus
Pseudomonas sp.
Streptomyces lividans
Lactobacillus lactis
Ventajas
Buen conocimiento sobre su fisiología y genética.
Fácil manipulación.
Cultivos baratos con altas densidades celulares.
Desventajas
No poseen un sistema eficiente para realizar modificaciones post-traduccionales.
Baja secreción de la proteína al medio de cultivo.
Formación de cuerpos de inclusión insolubles en el citoplasma celular.
Generan endotoxinas.
9. Levaduras
Saccharomyces cerevisiae
Hansenula polymorpha
Pichia pastoris
Yarrowia lipolytica
Kluyveromyces lactis
Ventajas
Son capaces de glicosilar proteínas de manera similar a los eucariotas superiores.
Muchos son organismos GRAS.
Manipulación sencilla a nivel de laboratorio e industrial.
Medios de cultivos baratos.
Secreción eficiente de la proteína heteróloga.
Libres de toxinas y pirógenos.
Desventajas
Actividad proteolítica.
Presentan fenómenos de hiperglicosilación.
Algunas proteínas no se producen de forma eficiente.
10. Terapeuticos
Insulina E. coli (Diabetes mellitus)
Activador de plasminógeno E.coli (Anticoagulante)
Hormona de Crecimiento E.coli (Ciertos defectos en el crecimiento)
Antagonista HCH E. coli (Acromegalia)
Calcitonina E. coli (Osteoporosis postmenopáusica)
Glucagon S. cerevisiae (Hipoglucemia)
Hirudina S. cerevisiae (Anticoagulante)
INF alfa E. coli (Hepatitis B y C)
Interleukina – 1 E. coli (Artritis reumatoidea)
Interleukina – 2 E. coli (Carcinoma renal)
INFγ 1b E. coli (Anti viral)
Vacunas
Papiloma Humano S. cerevisiae
Hepatitis B S. cerevisiae
Borrelia burgdorferi E. coli
Anticuerpos monoclonales
Asma, psoriasis, artritis reumatoidea, esclerosis múltiple y algunos tipos de cáncer
Diagnóstico.
