Eiwit is big business. Het maakt niet alleen een aanzienlijk deel uit van elk levend wezen, het is ook een industrie van $ 150 miljard per jaar. Of het nu gaat om eten, medicijn, of productie, bijna alle sectoren hebben behoefte aan eiwitten om hun producten te maken. Maar in het geval van geneesmiddelen, de behoefte aan eiwitten brengt ook grote kosten met zich mee, een die farmaceutische fabrikanten hard nodig hebben om hun weg te vinden:de kosten van eiwitzuivering. Maar nu, bedankt Alan Russel, hoogleraar chemische technologie, en Ph.D. student Stefanie Bakker, de farmaceutische industrie heeft een innovatieve manier om dit kostbare probleem te omzeilen bij de productie van therapeutische eiwitten en polymeren. Russel, Bakker, en hun team hebben een nieuwe methode ontwikkeld om de eiwit-polymeerconjugaten die in geneesmiddelen worden gebruikt, te zuiveren om ervoor te zorgen dat ze goed presteren, werk dat onlangs is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"De zuiverheid van eiwitten en eiwit-polymeerconjugaten bedoeld voor therapeutisch gebruik is uiterst belangrijk, ", zegt Baker. "Therapeutische eiwitten moeten homogeen zijn en van batch tot batch dezelfde eigenschappen hebben, anders, ze zullen keer op keer niet dezelfde therapeutische effecten hebben, en kan zelfs schadelijk zijn voor de patiënten die ze moeten helpen."

Momenteel, bijna alle commerciële eiwitten beginnen hun zuivering met behulp van een proces van ammoniumsulfaatprecipitatie. Vanaf hier, de strijd om het ene eiwit van het andere te scheiden - vooral in het geval van een eiwit-polymeer-medicijn - wordt echt ingewikkeld. Conjugaten moeten worden gescheiden van polymeren, inheemse eiwitten, en isomeren. Dit is historisch gezien een echt probleem voor wetenschappers, en kunnen meer dan de helft uitmaken van de totale kosten van de productie van eiwitgeneesmiddelen voor patiënten. Met de nieuwe methode van Baker en Russell, echter, dat de kosten aanzienlijk kunnen worden verlaagd.

"We zijn geïnteresseerd in het ontwerpen van de oplosbaarheid van eiwitten door polymeren van hun oppervlak te laten groeien, ", zegt Russell. "Wat als eiwitten zouden kunnen worden gemanipuleerd om ze oplosbaar te maken bij extreme zoutconcentraties? Het zout - ammoniumsulfaat - wordt alom gebruikt om eiwitten te concentreren omdat het elk eiwit neerslaat in een verzadigingsconcentratie van ongeveer 50%. We besloten onszelf uit te dagen en te kijken of we een eiwit konden maken dat oplost in volledig verzadigd ammoniumsulfaat."

Over het laatste jaar, het team heeft ontdekt dat door covalente polymeren van het oppervlak van de eiwitten te laten groeien, ze zijn in staat om de oplosbaarheid van deze eiwitten in zoutoplossingen sterk te verhogen. Op deze manier, de eiwitten zullen veel sneller oplossen in de zoutoplossing dan de bijbehorende onzuiverheden, waardoor ze veel gemakkelijker te scheiden zijn, en alleen het zuivere achterlatend, gewenste eiwit. Het is een veel snellere en eenvoudigere manier om deze verbindingen te zuiveren in vergelijking met de traditionele methoden. Het team werkte ook samen met een kopgroep van de Universiteit van Florida, onder leiding van professor Coray Colina. Colina en haar studenten maakten computermodellen van de impact van zout op de eiwitconjugaten om te helpen begrijpen hoe het juiste polymeer een moeizaam proces in een gemakkelijk proces kan veranderen.

Nu is bewezen dat hun methode werkt, Baker en Russell zetten de volgende stap:bewijzen dat het werkt op de schaal die nodig is voor commerciële productie. En hoewel dit een enorme onderneming is, het team is optimistisch over wat dit zou kunnen betekenen voor de toekomst van biofarmaceutica.

"De ontdekking dat deze eiwitten kunnen worden gemanipuleerd om op te lossen in een oplossing waar elk ander eiwit dat niet kan, " zegt Russel, "kan de manier waarop deze geconjugeerde medicijnen worden gemaakt echt vereenvoudigen - en ze in de toekomst veel betaalbaarder maken."