Las técnicas modernas de fabricación de productos farmacéuticos se basan con frecuencia en la biotecnología .
Insulina humana
Entre los primeros usos de la biotecnología en la fabricación de productos farmacéuticos se encuentra el uso de tecnología de ADN recombinante para modificar la bacteria Escherichia coli para producir insulina humana , que se realizó en Genentech en 1978. [1] Antes del desarrollo de esta técnica, la insulina se extraía de la glándulas páncreas de bovinos, cerdos y otros animales de granja. Aunque generalmente es eficaz en el tratamiento de la diabetes , la insulina de origen animal no es indistinguible de la insulina humana y, por lo tanto, puede producir reacciones alérgicas. [2] Los investigadores de Genentech produjeron genes artificiales para cada una de las dos cadenas de proteínas que componen la molécula de insulina. Los genes artificiales "luego se insertaron ... en plásmidos ... entre un grupo de genes que" [1] son activados por la lactosa . Por tanto, los genes productores de insulina también fueron activados por la lactosa. Los plásmidos recombinantes se insertaron en la bacteria Escherichia coli , que fue "inducida a producir 100.000 moléculas de insulina humana de cadena A o cadena B". [1] Las dos cadenas de proteínas se combinaron para producir moléculas de insulina.
Hormona del crecimiento humano
Antes del uso de la tecnología de ADN recombinante para modificar las bacterias para producir la hormona del crecimiento humana , la hormona se fabricaba mediante extracción de las glándulas pituitarias de cadáveres, ya que las hormonas de crecimiento animal no tienen valor terapéutico en los seres humanos. La producción de un suministro anual de hormona del crecimiento humana requirió hasta cincuenta glándulas pituitarias, [3] creando una escasez significativa de la hormona. [4] En 1979, los científicos de Genentech produjeron la hormona del crecimiento humana insertando ADN que codifica la hormona del crecimiento humana en un plásmido que se implantó en la bacteria Escherichia coli . El gen que se insertó en el plásmido se creó mediante la transcripción inversa del ARNm que se encuentra en las glándulas pituitarias a ADN complementario. HaeIII, un tipo de enzima de restricción que actúa en los sitios de restricción "en la región no codificante 3 '" [5] y en el codón 23 en el ADN complementario de la hormona del crecimiento humana, se utilizó para producir "un fragmento de ADN de 551 pares de bases que incluye secuencias de codificación de los aminoácidos 24-191 de HGH ". [5] Luego, "un fragmento 'adaptador' de ADN sintetizado químicamente que contiene un codón de iniciación ATG ..." [5] se produjo con los codones del primero al 23 ° aminoácido de la hormona del crecimiento humana. Los "dos fragmentos de ADN ... [se] combinaron para formar un gen 'híbrido' sintético-natural". [5] El uso de métodos totalmente sintéticos de producción de ADN para producir un gen que se traduciría a la hormona del crecimiento humana en Escherichia coli habría sido excesivamente laborioso debido a la longitud significativa de la secuencia de aminoácidos en la hormona del crecimiento humana. Sin embargo, si el cDNA transcrito de forma inversa a partir del mRNA para la hormona del crecimiento humana se insertara directamente en el plásmido insertado en la escherichia coli, la bacteria traduciría regiones del gen que no se traducen en humanos, produciendo así una "prehormona que contiene un 26 aminoácidos adicionales " [5] que pueden ser difíciles de eliminar.
Factores de coagulación de la sangre humana
Antes del desarrollo y la aprobación de la FDA de un medio para producir factores de coagulación de la sangre humana utilizando tecnologías de ADN recombinante, los factores de coagulación de la sangre humana se producían a partir de sangre donada que no se examinó adecuadamente para detectar el VIH . Por lo tanto, la infección por VIH representó un peligro significativo para los pacientes con hemofilia que recibieron factores de coagulación de la sangre humana:
La mayoría de los informes indican que entre el 60 y el 80 por ciento de los pacientes con hemofilia que estuvieron expuestos a concentrados de factor VIII entre 1979 y 1984 son seropositivos para el VIH según [el] ensayo de Western blot. En mayo de 1988, más de 659 pacientes con hemofilia tenían SIDA ... [6]
El primer factor de coagulación de la sangre humana que se produjo en cantidades significativas utilizando tecnología de ADN recombinante fue el Factor IX , que se produjo utilizando células de ovario de hámster chino transgénicas en 1986. [7] Al carecer de un mapa del genoma humano, los investigadores obtuvieron una secuencia conocida del ARN del Factor IX al examinar los aminoácidos del Factor IX:
La microsecuenciación de ... [Factor IX] altamente purificado produjo una secuencia de aminoácidos suficiente para construir sondas de oligonucleótidos. [8]
La secuencia conocida del ARN del factor IX se utilizó para buscar el gen que codifica el factor IX en una biblioteca del ADN que se encuentra en el hígado humano, ya que se sabía que los factores de coagulación de la sangre son producidos por el hígado humano: [8]
Un oligonucleótido único ... homólogo al ARNm del Factor IX ... fue sintetizado y etiquetado ... La sonda resultante se usó para cribar una biblioteca de ADNc bicatenario de hígado humano ... Secuencias completas de ADN bicatenario del ... ADNc [relevante] ... contenía toda la secuencia codificante COOH-terminal del undécimo codón (11) y toda la secuencia 3 'sin traducir. [7]
Esta secuencia de ADNc se utilizó para encontrar las secuencias de ADN restantes que comprenden el gen del factor IX buscando el ADN en el cromosoma X:
Se preparó una biblioteca genómica de un cromosoma humano XXXX ... y se examinó [ed] con una sonda de ADNc de Factor IX. Se aislaron los fagos recombinantes hibridantes, se purificaron en placas y se aisló el ADN. El mapeo de restricción, el análisis de Southern y la secuenciación de ADN permitieron la identificación de cinco insertos que contienen fagos recombinantes que, cuando se superponen en secuencias comunes, codifican el gen del Factor IX de 35 kb completo. [9]
Los plásmidos que contienen el gen del factor IX, junto con los plásmidos con un gen que codifica la resistencia al metotrexato, se insertaron en células de ovario de hámster chino mediante transfección. La transfección implica la inserción de ADN en una célula eucariota. A diferencia del proceso análogo de transformación en bacterias, el ADN transfectado normalmente no se integra en el genoma de la célula y, por lo tanto, no suele transmitirse a las generaciones posteriores a través de la división celular. Por lo tanto, para obtener una transfección "estable", también se debe transfectar un gen que confiere una ventaja de supervivencia significativa, lo que hace que las pocas células que integraron el ADN transfectado en sus genomas aumenten su población como células que no integraron el ADN. son eliminados. En el caso de este estudio, "crecer [th] en concentraciones crecientes de metotrexato" [10] promovió la supervivencia de células transfectadas de manera estable y disminuyó la supervivencia de otras células.
Las células de ovario de hámster chino que fueron transfectadas de manera estable produjeron cantidades significativas de Factor IX, que demostró tener propiedades coagulantes sustanciales, aunque en menor grado que el Factor IX producido a partir de sangre humana:
La actividad específica del factor IX recombinante se midió sobre la base de la medición directa de la actividad coagulante ... La actividad específica del factor IX recombinante fue de 75 unidades / mg ... en comparación con las 150 unidades / mg medidas para el factor derivado de plasma IX ... [11]
En 1992, la FDA aprobó el Factor VIII producido utilizando células de ovario de hámster chino transgénicas, el primer factor de coagulación sanguíneo de este tipo producido utilizando tecnología de ADN recombinante en ser aprobado. [12]
Animales de granja transgénicos
También se han empleado técnicas de ADN recombinante para crear animales de granja transgénicos que pueden producir productos farmacéuticos para uso en humanos. Por ejemplo, se han creado cerdos que producen hemoglobina humana. Si bien la sangre de tales cerdos no se puede emplear directamente para transfusiones a humanos, la hemoglobina se puede refinar y emplear para fabricar un sustituto de la sangre. [13]
Paclitaxel (Taxol)
Bristol-Myers Squibb fabrica paclitaxel utilizando Penicillium raistrickii y fermentación de células vegetales (PCF). [ cita requerida ]
Artemisinina
Las levaduras transgénicas se utilizan para producir artemisinina , así como varios análogos de insulina . [14]
Ver también
- Biotecnología molecular (revista)
- Bacillus aislados
- Aislamientos de hongos
- Moldes medicinales
- Aislamientos de esponja
- Streptomyces aislamientos
Referencias
- ^ a b c "Insulina humana: apoderarse del plásmido dorado". Noticias de ciencia . 114 (12): 195. 1978-09-16. doi : 10.2307 / 3963132 .
- ^ Brar, Deepinder: "The History of Insulin" http://www.med.uni-giessen.de/itr/history/inshist.html , consultado el 14 de junio de 2006
- ^ "Lazos de laboratorios para la hormona del crecimiento humano". Noticias de ciencia . 116 (2): 22. 14 de julio de 1979. doi : 10.2307 / 3964172 .
- ^ Walgate R (marzo de 1981). "Depresión de la pituitaria" . Naturaleza . 290 (5801): 6–7 nbgcyt5. doi : 10.1038 / 290006b0 . PMID 7207586 .
- ^ a b c d e Goeddel DV, Heyneker HL, Hozumi T y col. (Octubre de 1979). "Expresión directa en Escherichia coli de una secuencia de ADN que codifica la hormona del crecimiento humana". Naturaleza . 281 (5732): 544–8. doi : 10.1038 / 281544a0 . PMID 386136 .
- ^ White GC, McMillan CW, Kingdon HS, Shoemaker CB (enero de 1989). "Uso de factor antihemofílico recombinante en el tratamiento de dos pacientes con hemofilia clásica". N. Engl. J. Med . 320 (3): 166–70. doi : 10.1056 / NEJM198901193200307 . PMID 2492083 .
- ^ a b Kaufman RJ, Wasley LC, Furie BC, Furie B, Shoemaker CB (julio de 1986). "Expresión, purificación y caracterización del factor IX recombinante gamma-carboxilado sintetizado en células de ovario de hámster chino" . J. Biol. Chem . 261 (21): 9622–8. PMID 3733688 .
- ^ a b Toole JJ, Knopf JL, Wozney JM y col. (1984). "Clonación molecular de un ADNc que codifica el factor antihemofílico humano". Naturaleza . 312 (5992): 342–7. doi : 10.1038 / 312342a0 . PMID 6438528 .
página 343
- ^ Kaufman, páginas 9622–3
- ↑ Kaufman, página 9623
- ↑ Kaufman, página 9626
- ^ Administración de Drogas y Alimentos de Estados Unidos: "La concesión de licencias del primer factor de coagulación derivado del ADN recombinante", https://www.fda.gov/bbs/topics/NEWS/NEW00312.html , consultado el 17 de junio de 2006
- ^ O'Donnell JK, Martin MJ, Logan JS, Kumar R (1993). "Producción de hemoglobina humana en cerdos transgénicos: un enfoque para un sustituto de la sangre". Detectar cáncer. Prev . 17 (2): 307–12. PMID 8402717 .
- ^ Mark Peplow. "Sanofi lanza la producción de medicamentos contra la malaria | Chemistry World" . Rsc.org . Consultado el 17 de diciembre de 2013 .