En un estudio reciente publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS , los investigadores de la Universidad de California en San Diego se acercaron un paso más a la capacidad de producir heparina en células cultivadas. La heparina es un potente anticoagulante y el fármaco más recetado en los hospitales, aunque la producción de heparina basada en cultivos celulares no es actualmenteposible.
En particular, los investigadores encontraron un gen crítico en la biosíntesis de heparina: ZNF263 proteína de dedo de zinc 263. Los investigadores creen que este regulador genético es un descubrimiento clave en el camino hacia la producción industrial de heparina. La idea sería controlar este reguladoren líneas celulares industriales utilizando ingeniería genética, allanando el camino para la producción industrial segura de heparina en cultivos celulares bien controlados.
La heparina se produce actualmente extrayendo el medicamento de los intestinos de los cerdos, lo cual es una preocupación por razones de seguridad, sostenibilidad y seguridad. Se necesitan millones de cerdos cada año para satisfacer nuestras necesidades, y la mayoría de la fabricación se realiza fuera de los Estados Unidos. Además,Hace diez años, los contaminantes de las preparaciones de cerdo provocaron docenas de muertes. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar una producción recombinante sostenible. El trabajo en PNAS proporciona nuevas ideas sobre cómo las células controlan la síntesis de heparina.
regulación de heparina
La heparina es un subtipo especial de una clase más general de carbohidratos, llamados heparán sulfatos, que son producidos por una amplia gama de células, tanto en el cuerpo humano como en el cultivo celular. Sin embargo, la heparina se produce exclusivamente entipo especial de células sanguíneas llamadas mastocitos. Hasta el día de hoy, la heparina no se puede producir con éxito en el cultivo celular.
Los investigadores de UC San Diego razonaron que la síntesis de heparina debe estar bajo el control de ciertos reguladores genéticos llamados factores de transcripción, cuya aparición específica de tejido podría dar a los mastocitos la capacidad única de producir heparina.
Dado que no se conocían los reguladores de la heparina, un equipo de investigación dirigido por los profesores de la UC San Diego Jeffrey Esko y Nathan Lewis utilizaron un software bioinformático para escanear los genes que codifican las enzimas involucradas en la producción de heparina y buscar específicamente elementos de secuencia que puedan representar sitios de unión para la transcripciónLa existencia de dicho sitio de unión podría indicar que el gen respectivo está regulado por una proteína reguladora del gen correspondiente, es decir, un factor de transcripción.
"Una secuencia de ADN que se destacó más es la preferida por un factor de transcripción llamado ZNF263 proteína de dedo de zinc 263", explica el profesor de UC San Diego Nathan E. Lewis, quien tiene citas en el Departamento de la Facultad de Medicina de UC San Diegode Pediatría y en el Departamento de Bioingeniería de la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs.
"Si bien se han realizado algunas investigaciones sobre este regulador genético, este es el primer regulador importante involucrado en la síntesis de heparina", dijo Lewis. También es codirector del Centro de Biología de Sistemas CHO en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.
Utilizando la tecnología de edición de genes, CRISPR / Cas9, los investigadores de UC San Diego mutaron ZNF263 en una línea celular humana que normalmente no produce heparina. Descubrieron que el heparán sulfato que normalmente produciría esta línea celular ahora estaba químicamente alterado ymostró una reactividad más cercana a la heparina.
Los experimentos mostraron además que ZNF263 reprime genes clave involucrados en la producción de heparina. Curiosamente, el análisis de los datos de expresión génica de glóbulos blancos humanos mostró supresión de ZNF263 en mastocitos que producen heparina in vivo y basófilos, que están relacionados con los mastocitosLos investigadores informan que ZNF263 parece ser un represor activo de la biosíntesis de heparina en la mayoría de los tipos de células, y los mastocitos pueden producir heparina porque el ZNF263 está suprimido en estas células.
Este hallazgo podría tener una relevancia importante en biotecnología. Las líneas celulares utilizadas en la industria como las células CHO que normalmente no pueden producir heparina podrían modificarse genéticamente para inactivar ZNF263, lo que podría permitirles producir heparina, como lo hacen los mastocitos.
Philipp Spahn, científico del proyecto en el laboratorio de Nathan Lewis en los Departamentos de Pediatría y Bioingeniería de la Universidad de California en San Diego, describió otras instrucciones que sigue el equipo: "Nuestro análisis bioinformático reveló varios reguladores genéticos potenciales adicionales que también pueden contribuir a la producción de heparinay ahora son objetos interesantes de estudio adicional "
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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