జన్యుపరమైన సర్దుబాటు విషపూరిత ఉప ఉత్పత్తిని నిరోధించడం ద్వారా ఔషధ తయారీ కణాలను ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది

పరిశోధన, జనవరి 14న ప్రచురించబడింది ప్రకృతి జీవక్రియకణాల మనుగడలో లాక్టిక్ యాసిడ్ జీవక్రియ యొక్క ఆవశ్యకత గురించి దీర్ఘకాలంగా ఉన్న ఊహలను కూడా సవాలు చేస్తుంది.

CHO కణాలు ఆధునిక వైద్యంలో ముఖ్యమైన సాధనాలుగా మారాయి, ఇవి క్యాన్సర్, ఆటో ఇమ్యూన్ వ్యాధులు మరియు మరిన్నింటికి చికిత్సలతో సహా నేటి అత్యధికంగా అమ్ముడవుతున్న ప్రోటీన్-ఆధారిత ఔషధాలలో సగానికి పైగా ఉత్పత్తి చేసే “జీవన కర్మాగారాలు”గా పనిచేస్తున్నాయి. కానీ వారి విజయం ఉన్నప్పటికీ, వారికి ఒక ప్రధాన లోపం ఉంది: తక్కువ ప్రోటీన్ దిగుబడి. CHO కణాలు డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి కావలసిన మందులను ఎల్లప్పుడూ ఉత్పత్తి చేయవు, ఇది ఈ ఔషధాలను మరింత ఖరీదైనదిగా చేస్తుంది.

ఇప్పుడు, పరిశోధకులు ఔషధ ఉత్పత్తిలో CHO కణాల దిగుబడిని మెరుగుపరుస్తామని వాగ్దానం చేసే విధానాన్ని అభివృద్ధి చేశారు. ఈ విధానం కీలకమైన జీవక్రియ ప్రక్రియను లక్ష్యంగా చేసుకుంటుంది: లాక్టిక్ యాసిడ్ స్రావం.

ప్రోటీన్ ఉత్పత్తి సమయంలో, CHO కణాలు వాటి జీవక్రియ యొక్క ఉప ఉత్పత్తిగా లాక్టిక్ ఆమ్లాన్ని విడుదల చేస్తాయి. అవి ఎంత చురుకుగా ఉంటే అంత ఎక్కువ లాక్టిక్ యాసిడ్ ఉత్పత్తి అవుతాయి. “మేము ఎక్కువ మందులను ఉత్పత్తి చేయడానికి కణాలను పెంచుతున్నప్పుడు, లాక్టిక్ యాసిడ్ కణాలను నిర్మించి, చంపుతుంది, తద్వారా ఉత్పాదక ఖర్చులు పెరుగుతున్నప్పుడు ప్రాణాలను రక్షించే ఔషధాల దిగుబడి తగ్గుతుంది” అని అధ్యయనానికి నాయకత్వం వహించిన సీనియర్ రచయిత నాథన్ లూయిస్ చెప్పారు. UC శాన్ డియాగోలో షు చియెన్-జీన్ లే డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ బయో ఇంజనీరింగ్ మరియు డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ పీడియాట్రిక్స్‌లో ప్రొఫెసర్ (ప్రస్తుతం యూనివర్సిటీ ఆఫ్ జార్జియా).

లాక్టిక్ యాసిడ్ ఉత్పత్తిని ఆపడానికి చేసిన ప్రయత్నాలు ఇప్పటివరకు ఈ ప్రక్రియకు కారణమైన ఎంజైమ్, లాక్టేట్ డీహైడ్రోజినేస్‌ను నిరోధించడంపై దృష్టి సారించాయి. కానీ ఈ ప్రయత్నాలు విఫలమయ్యాయి, ఎందుకంటే కణాల మనుగడకు లాక్టేట్ డీహైడ్రోజినేస్ అవసరం. “మీరు దాన్ని తొలగించడానికి లేదా నిరోధించడానికి ప్రయత్నిస్తే, కణాలు చనిపోతాయి” అని లూయిస్ చెప్పారు. “ఇది బహుళ అధ్యయనాలలో నిరూపించబడింది.”

కొత్త అధ్యయనంలో, లూయిస్ మరియు సహచరులు, UC శాన్ డియాగో బయో ఇంజినీరింగ్ Ph.D. పూర్వ విద్యార్థి హూమాన్ హెఫ్జీ (ఇప్పుడు టెక్నికల్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ డెన్మార్క్‌లో ప్రొఫెసర్), భిన్నమైన విధానాన్ని అనుసరించారు. లాక్టేట్ డీహైడ్రోజినేస్‌పై దృష్టి పెట్టడానికి బదులుగా, వారు జన్యువుల నెట్‌వర్క్‌ను మ్యాప్ చేశారు — CHO కణాలలో ఐదు మరియు మానవ కణాలలో ఆరు — లాక్టిక్ యాసిడ్ ఉత్పత్తిని నియంత్రించడానికి కలిసి పని చేస్తాయి. లాక్టేట్ కణాల అధిక ఉత్పత్తికి ఈ జన్యు సర్క్యూట్ కారణమని పరిశోధకులు ఊహిస్తున్నారు.

పరిశోధకులు ఈ జన్యు సర్క్యూట్‌ను పడగొట్టినప్పుడు, CHO కణాలు లాక్టిక్ యాసిడ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడాన్ని ఆపివేసాయి. అంతేకాకుండా, కణాలు మెరుగైన వృద్ధిని ప్రదర్శించాయి మరియు అదేవిధంగా చికిత్స చేయబడిన నియంత్రణలతో పోలిస్తే, హెర్సెప్టిన్ మరియు రిటుక్సిమాబ్ వంటి ప్రోటీన్-ఆధారిత ఔషధాల యొక్క అధిక దిగుబడిని ఉత్పత్తి చేశాయి, ఇవి వరుసగా రొమ్ము క్యాన్సర్ మరియు లింఫోమా చికిత్సకు ఉపయోగిస్తారు. సవరించిన CHO కణాలు అనేక రకాల ఇతర చికిత్సా ప్రోటీన్‌లను కూడా విజయవంతంగా ఉత్పత్తి చేశాయి, వీటిలో ఎన్‌బ్రెల్, రుమటాయిడ్ ఆర్థరైటిస్ మరియు సోరియాసిస్‌కు చికిత్స, మరియు ఎర్ర రక్త కణాల ఉత్పత్తిని ప్రేరేపించే ఎరిథ్రోపోయిటిన్ ఉన్నాయి.

వార్‌బర్గ్ ప్రభావాన్ని సవాలు చేస్తోంది

ఈ పని వార్‌బర్గ్ ప్రభావం అని పిలువబడే కీలకమైన జీవ ప్రక్రియపై కూడా వెలుగునిస్తుంది. 100 సంవత్సరాల క్రితం జర్మన్ శాస్త్రవేత్త ఒట్టో వార్‌బర్గ్ క్యాన్సర్ కణాలలో మొదటిసారిగా గమనించారు, వార్‌బర్గ్ ప్రభావం అనేది జీవక్రియ మార్పును సూచిస్తుంది, ఇది కణాలు లాక్టిక్ ఆమ్లాన్ని అధికంగా ఉత్పత్తి చేయడానికి కారణమవుతుంది. కణాల విస్తరణ మరియు శక్తి ఉత్పత్తికి ఈ ప్రక్రియ చాలా కీలకమైనదిగా భావించబడింది.

అయినప్పటికీ, కొత్త పరిశోధన ఆ భావనను సవాలు చేస్తుంది. CHO కణాలలో వార్‌బర్గ్ ప్రభావాన్ని తొలగించడం ద్వారా, కణాలు సాధారణ వృద్ధి రేటును మరియు శక్తి ఉత్పత్తిని నిర్వహిస్తాయని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. వార్‌బర్గ్ ప్రభావం గతంలో ఊహింపబడినంత అవసరం లేదని ఇది సూచిస్తుంది.

కొత్తగా ఇంజనీరింగ్ చేయబడిన ఈ “వార్‌బర్గ్-నల్” CHO కణాలు పారిశ్రామిక సెల్ లైన్ అభివృద్ధి ప్రక్రియలకు కూడా అనుకూలంగా ఉన్నాయని పరిశోధకులు గమనించారు. అంటే ఈ కణాలను వాస్తవ-ప్రపంచ ఔషధ ఉత్పత్తిలో సులభంగా విలీనం చేయవచ్చు, ఇది బయోమాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ కోసం గేమ్-ఛేంజర్ కావచ్చు.

బృందం CHO కణాల ఉత్పాదకతను మరింత పెంచే అదనపు ట్వీక్‌లను కనుగొంది మరియు మొత్తం ఔషధ తయారీ ప్రక్రియపై వాటి ప్రభావాలను అధ్యయనం చేస్తూనే ఉంది.

“మా పని ఔషధ ఉత్పత్తిని మరింత సమర్థవంతంగా చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది తయారీ ఖర్చులను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది” అని లూయిస్ చెప్పారు. “ఈ కణాల ఉత్పాదకతను మెరుగుపరచడం ద్వారా, క్యాన్సర్ చికిత్సలు మరియు జన్యు చికిత్సలు వంటి ప్రాణాలను రక్షించే చికిత్సలను మరింత సరసమైన మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న రోగులకు అందుబాటులోకి తీసుకురావడానికి మేము ఒక ముఖ్యమైన అడుగు వేస్తున్నాము.”