Исследователи лаборатории биоинженерии клеток млекопитающих ФИЦ Биотехнологии РАН сравнили два промышленных продуцента терапевтических белков на основе клеток яичника китайского хомячка (CHO). Один из них — стандартная линия CHO-S (продуцирует хорионический гонадотропин), второй — CHO-4BGD с генетически отключённым основным путём апоптоза (производит аналог дулаглутида для терапии диабета 2 типа). Учёные выяснили, как созданные ими «клетки-долгожители» справляются с перегрузкой при производстве белков, и как их устойчивость может быть использована для создания более продуктивных клеточных фабрик. Результаты опубликованы в International Journal of Molecular Sciences при поддержке РНФ.
При сильной нагрузке на систему созревания белков обычные клетки могут остановить синтез и погибнуть, тогда как «долгожители» перестраивают обмен веществ и системы защиты. Для моделирования стресса клетки обрабатывали дитиотреитолом, нарушающим образование дисульфидных связей. У стандартного продуцента изменялась экспрессия 404 генов, а у устойчивого к апоптозу DUL73 — 1019 (в 2,5 раза больше). При этом 222 гена составляли общее ядро стрессового ответа. В клетках с отключённым апоптозом особенно активно перестраивались системы транспорта аминокислот, обмена глутатиона, окислительно-восстановительного баланса и внутриклеточного везикулярного транспорта.
Существенные различия между продуцентами существовали уже до индукции стресса: клетки-долгожители исходно отличались повышенной активностью систем стрессового ответа, контроля качества белков и аутофагии. Как отметила руководитель гранта РНФ Надежда Орлова, транскриптомный анализ позволяет увидеть конкретные «узкие места» и выбрать новые гены-мишени для геномного редактирования. Понимание механизмов устойчивости поможет создавать клеточные линии, ещё лучше приспособленные к интенсивному синтезу и секреции терапевтических белков.
Полученные данные уже намечают направления дальнейшей геномной инженерии CHO-клеток: системы доставки белков в эндоплазматический ретикулум, образования дисульфидных связей, контроля качества, удаления неправильно свернутых белков и внутриклеточного везикулярного транспорта. Последовательное редактирование этих систем может стать основой для создания нового поколения более устойчивых и продуктивных клеточных фабрик для биофармацевтического производства. Это позволит увеличить выход лекарственных белков и снизить себестоимость их производства.
Изображение: ответ на острый стресс обычных и апоптоз-резистентных клеток яичника китайского хомячка. Источник: Надежда Орлова
