生物制藥工程中無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的運(yùn)用

趙 春

(中科優(yōu)術(shù)(黑龍江)科技產(chǎn)業(yè)有限公司，哈爾濱 150028)

生物制藥技術(shù)中無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系具有很多優(yōu)勢，其可以大幅度提升制藥行業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量。蛋白質(zhì)表達(dá)體系在制藥中的應(yīng)用較為復(fù)雜，無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系可以簡化這個(gè)流程。相對于傳統(tǒng)的體內(nèi)表達(dá)體系，無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系基于細(xì)胞提取物，有著不受細(xì)胞生理限制以及胞內(nèi)蛋白酶降解的優(yōu)勢，對整體制藥水平的提高具有重要的促進(jìn)作用。

1 生物制藥工程中無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的運(yùn)用優(yōu)勢

1.1 簡化蛋白表達(dá)體系

傳統(tǒng)生物制藥中，蛋白質(zhì)表達(dá)體系比較復(fù)雜，在進(jìn)行細(xì)胞剝離時(shí)，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，對技術(shù)要求也非常高，主要原因是受到技術(shù)局限性的影響。無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系在原體系基礎(chǔ)上優(yōu)化，經(jīng)過技術(shù)升級(jí)，可以極大簡化原蛋白表達(dá)系統(tǒng)，進(jìn)而提升制藥工作效率。

1.2 穩(wěn)定蛋白質(zhì)表達(dá)體系

由于天然蛋白具有水溶性差、半衰期短等特點(diǎn)，所以實(shí)現(xiàn)重組蛋白的穩(wěn)定表達(dá)、發(fā)揮無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系在醫(yī)療方面的應(yīng)用潛力成為了生物制藥領(lǐng)域的重要研究課題。無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系人工干預(yù)較大，可以有效提升蛋白水溶性，延長蛋白的半衰期，從而達(dá)到穩(wěn)定蛋白表達(dá)體系的目的。

1.3 降低制藥成本

無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的有效運(yùn)用，可以降低制藥成本，提升制藥企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。傳統(tǒng)的蛋白表達(dá)體系復(fù)雜，需要的人力和物力比較多，導(dǎo)致制藥成本上升。無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的運(yùn)用可以簡化流程，減少人力的投入，最重要的是減少下游處理，可以節(jié)省大量的生產(chǎn)設(shè)備，通過合理控制，可以很好地降低企業(yè)制藥成本。

2 生物制藥工程中無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的分類

生物制藥工程中，無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系主要可以分為原核系統(tǒng)和真核系統(tǒng)，其中真核系統(tǒng)是在原核系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，相對來說技術(shù)含量更高。雖然兩者存在關(guān)聯(lián)，但是具體的表達(dá)方式不一樣，各自都有比較明顯的特點(diǎn)，如何區(qū)分這兩種系統(tǒng)的區(qū)別是應(yīng)用的關(guān)鍵。在實(shí)際生物制藥過程中，要根據(jù)不同的需求進(jìn)行選擇。

2.1 原核系統(tǒng)

原核系統(tǒng)的發(fā)展時(shí)間比較久，技術(shù)相對比較成熟，所以應(yīng)用范圍也比較廣泛。原核表達(dá)系統(tǒng)的主要工作原理是對目標(biāo)蛋白的表達(dá)利用的原核生物細(xì)胞提取物，被提取最多的是病毒細(xì)菌。原核表達(dá)系統(tǒng)具有很好的耐受性，可以有效保證蛋白質(zhì)的穩(wěn)定，這也是該系統(tǒng)的特點(diǎn)。原核表達(dá)系統(tǒng)同樣存在著一些問題，主要是蛋白被加工后，在正確折疊方面現(xiàn)階段仍是較大的困難，這些問題也是目前原核系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)。

2.2 真核系統(tǒng)

真核系統(tǒng)主要是對原核系統(tǒng)進(jìn)行的補(bǔ)充，二者搭配使用，可以有效提升無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系在生物制藥中的應(yīng)用效率。真核系統(tǒng)主要是對細(xì)胞裂解液進(jìn)行提取，過濾無用雜質(zhì)，對原有的基因進(jìn)行調(diào)控、轉(zhuǎn)變，進(jìn)而提高藥物的合成幾率。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，兩種系統(tǒng)都具有良好的藥物合成功效，但是也存在不足之處，將兩者搭配使用，是目前最佳的制藥手段。

3 生物制藥工程中無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的運(yùn)用

以往生物制藥工程中，無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系的運(yùn)用存在一定的局限性，這主要是由于資金欠缺和設(shè)備不完善導(dǎo)致的，但是經(jīng)過多年的發(fā)展，無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系已經(jīng)得到了極大發(fā)展，相關(guān)設(shè)備和技術(shù)可以完全適用現(xiàn)階段的生物制藥。無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系在生物制藥中的運(yùn)用主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 引入非天然氨基酸

氨基酸對生物制藥的質(zhì)量有著非常重要的影響。氨基酸的數(shù)量和質(zhì)量可以決定藥物中各分子比例結(jié)構(gòu)，比例不符合藥物需求，會(huì)導(dǎo)致藥物質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。在以往的藥物生產(chǎn)中，天然氨基酸占有比較大的比例，但是天然氨基酸對抑制性 TRNA 識(shí)別特定終止密碼子的氨?；Ч患眩菀自斐杀壤д{(diào)現(xiàn)象，這會(huì)嚴(yán)重影響藥物質(zhì)量。無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)在生物制藥中的運(yùn)用可以改善這個(gè)問題。通過該體系可以大量引入非天然氨基酸，經(jīng)過人工培育的氨基酸可以有效抑制TRNA 識(shí)別特定終止密碼子的氨酰化，保證藥物質(zhì)量的可靠性?，F(xiàn)階段的研究中，通過在無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系中添加非天然氨基酸底物，建立了高效便捷的反應(yīng)體系，能夠?qū)δ繕?biāo)蛋白進(jìn)行選擇性修飾。

3.2 重組蛋白藥物生產(chǎn)

無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)可以重組蛋白，實(shí)現(xiàn)藥物大規(guī)模生產(chǎn)?，F(xiàn)階段，該表達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)比較完善，對于細(xì)胞的處理能力也在不斷提升，可以制造出更多的蛋白藥物。無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)可以簡化制藥流程，節(jié)省制藥時(shí)間，提升制藥效率。對蛋白進(jìn)行重組主要是將原有的分子排列順序打亂，進(jìn)行重新編排，可以簡化分子蛋白藥物分子融合過程，提高藥物生產(chǎn)速度。同時(shí)，還可以提升藥物的療效。經(jīng)過無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)的干預(yù)，原有的制藥工藝得到極大的提升，不但可以重組蛋白藥物生產(chǎn)，提升藥物質(zhì)量，還可以提升藥物生產(chǎn)效率，對制藥企業(yè)的發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用。

3.3 蛋白的高通量表達(dá)

生物制藥對蛋白的高通量表達(dá)要求非常高，只有保證基因代碼的重新組合正確，才能保證高通量正確的表達(dá)。生物制藥工程中的基因代碼組合準(zhǔn)確性始終都得不到有效保證，通過無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)的干預(yù)，基因代碼可以被進(jìn)一步分解，分解后的代碼更加簡單，所以再進(jìn)行排列也就變得容易，可以提高基因代碼的組合正確性。無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用，可以提升藥物研發(fā)能力，對于新藥的研制會(huì)有重要的幫助。

4 結(jié)語

無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在生物制藥工程中，無細(xì)胞蛋白表達(dá)技術(shù)也越來越成熟，已經(jīng)從原核系統(tǒng)發(fā)展到真核系統(tǒng)，研究深度得到了很大提升，對生物制藥產(chǎn)業(yè)有很大的幫助。無細(xì)胞蛋白表達(dá)技術(shù)的有效應(yīng)用可以節(jié)省下游處理環(huán)節(jié)，降低制藥成本。此外，它還具有相對穩(wěn)定的特點(diǎn)，對于有用物質(zhì)的提取比較方便，可以簡化制藥流程。無細(xì)胞蛋白表達(dá)體系具有一定的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展前景。