Ludzka DNaza1 po raz pierwszy uzyskana z drożdży Pichia pastoris
Nowa droga w produkcji DNazy1: od komórek chomika do drożdży
Białko DNaza1 to jeden z najstarszych czynników biologicznych wykorzystywanych w medycynie – jest dostępne na rynku od 1958 roku, a obecnie stosowane m.in. w leczeniu mukowiscydozy. Dotychczasowa produkcja DNazy1 była możliwa jedynie w unieśmiertelnionych komórkach chomika, co wiązało się z dużym nakładem pracy i kosztami. Przełom nastąpił dzięki zespołowi dr. Markusa Napireia z Katedry Anatomii i Embriologii Molekularnej Uniwersytetu Ruhry w Bochum pod kierownictwem prof. Beate Brand-Saberi, który po raz pierwszy uzyskał ludzką DNazę1 z wykorzystaniem drożdży. Wyniki ich badań opublikowano 29 kwietnia 2025 r. w czasopiśmie PLOS ONE.
Drożdże Pichia pastoris – biotechnologiczny sojusznik
Grzyb drożdżowy Pichia pastoris to popularne narzędzie w produkcji biologicznych czynników terapeutycznych. Dzięki elektroporacji możliwe jest wprowadzenie do komórek drożdży syntetycznej cząsteczki DNA zawierającej informację genetyczną kodującą pożądane białko. Komórki integrują tę informację ze swoim genomem, odczytują ją i wydzielają odpowiednie białko. Jak podkreśla dr Napirei, zaletą drożdży jest niskokosztowe utrzymanie hodowli, szybkie namnażanie się komórek bez potrzeby ich unieśmiertelniania oraz mniejsza podatność na patogeny w porównaniu z komórkami ssaczymi.
W ramach pracy doktorskiej Jan-Ole Krischek, pod kierunkiem Napireia i prof. Hansa Georga Mannherza, jako pierwszy uzyskał i scharakteryzował ludzką DNazę1 wyprodukowaną przez Pichia pastoris. Co zaskakujące, poziom ekspresji ludzkiej DNazy1 był znacznie niższy niż mysiej wersji białka, mimo 82% zgodności ich sekwencji aminokwasowej. Różnice przypisuje się m.in. odmiennym właściwościom fałdowania białek. Mysia DNaza1 służy obecnie jako model dla farmakologicznie modyfikowanych izoform ludzkiej DNazy1.
Znaczenie kliniczne i potencjał terapeutyczny
DNaza1 to endonukleaza obecna w wydzielinach i płynach ustrojowych, której funkcją jest degradacja pozakomórkowego DNA, umożliwiająca jego usunięcie lub recykling. DNA może być uwalniane zarówno przez komórki organizmu, jak i mikroorganizmy – proces ten może indukować objawy chorobowe, jak np. przy mukowiscydozie, gdzie w lepkim śluzie oskrzelowym znajduje się znaczna ilość DNA. DNaza1, produkowana od 1993 r. w komórkach nabłonka jajnika chomika, w formie wziewnej rozrzedza śluz, ułatwiając jego odkrztuszanie.
Zobacz też: Chomik i dornaza alfa – historia biotechnologicznej innowacji w leczeniu mukowiscydozy
Zastosowania DNazy1 wykraczają poza mukowiscydozę. Enzym ten bierze udział w degradacji zewnątrzkomórkowych pułapek neutrofili (NETs), które odgrywają rolę w unieruchamianiu patogenów bakteryjnych. W przebiegu sepsy czy ciężkiego zakażenia SARS-CoV-2 dochodzi do patologicznej aktywacji NETs i powstawania mikrozakrzepów zawierających DNA. „W takich sytuacjach zastosowanie DNazy1 może ułatwić ich rozpuszczenie” – wyjaśnia Napirei. Podobnie DNaza1 może być wykorzystywana eksperymentalnie w leczeniu niedokrwiennych udarów mózgu, gdzie pomaga w rozpuszczaniu zakrzepów tętnic mózgowych – możliwości te są obecnie przedmiotem badań klinicznych.
Źródło: PLOS One, Ruhr-University Bochum
