Белки животного и даже человеческого происхождения уже широко используются в фармацевтической промышленности. Одно из перспективных направлений сегодня ‒ наработка рекомбинантных белков в растениях. Созданные с помощью таких технологий вакцины и фармацевтические препараты могут использоваться в борьбе с вирусными инфекциями и орфанными заболеваниями.
Пересобрать и приумножить
Белок играет важную роль в фармацевтической промышленности и используется для производства различных лекарственных препаратов и средств. Например, он применяется в заместительной терапии ферментов, таких как пепсин и трипсин. Гормон инсулин также имеет белковую природу, и препараты с ним используются для нормализации функций эндокринной системы и лечения эндокринных заболеваний, включая сахарный диабет.
Для создания этих лекарств обычно используется белок животного происхождения, чаще всего получаемый из органов свиней и телят. Однако растительные белки также могут использоваться в фармацевтике. По словам исследователей, растительные системы даже имеют ряд преимуществ над животными. К ним относятся низкая стоимость получения веществ, отсутствие нежелательных компонентов в их составе и возможность синтеза сложных белков, таких как коллаген, гемоглобин и иммуноглобулины. Дополнительным плюсом растительных систем является то, что рекомбинантный белок в составе растений не может содержать патогены животного происхождения – вирусы и прионы, которые могут присутствовать в белках, полученных от свиней и коров.
Рынок фармацевтически ценных белков сегодня является одним из наиболее быстро развивающихся сегментов экономики, отмечают ученые. А трансгенные растения в будущем могут стать важным источником получения ценных белков для фармацевтики. Трансгенными называют растения, которые подверглись генной модификации. В них, к примеру, может на генном уровне быть увеличено содержание полезных веществ, или они могут стать своего рода капсулой, содержащей антигены, необходимые человеку в борьбе с заболеваниями.
По оценкам международной маркетинговой компании Research and Markets, мировой рынок рекомбинантных белков будет постоянно расти ближайшие 5-10 лет. Так, согласно прогнозам, он увеличится с $132,4 млрд в 2023 году до $203,6 млрд к 2029 году, прирастая ежегодно на 7,5%. Такая тенденция обусловлена растущим спросом на препараты на основе рекомбинантных белков для лечения редких заболеваний и резким ростом глобальной распространенности хронических заболеваний, говорят в компании. Аналитики другой компании, Research Nester, тоже убеждены в том, что мировой рынок рекомбинантных белков будет значительно расти. По их данным, этому способствует увеличение глобальных расходов здравоохранения на НИОКР в целом. В частности, сегодня в США (государстве ‒ лидеру по числу исследований в сфере фармы) растет число правительственных пособий и инициатив по изучению и разработке лекарств от многочисленных редких заболеваний, отмечают аналитики. Компании, однако, не выделяют, будет ли рынок белков расти за счет препаратов на основе модифицированного белка человеческого, животного или растительного происхождения.
Вакцины из растений
Одним же из основных способов применения трансгенных растений, в которых накапливаются рекомбинантные бактериальные антигены, может быть создание так называемых съедобных вакцин. Они представляют собой субъединичные вакцины, которые содержат определенные антигены (белки) для определенного патогена, но им не хватает генов для формирования полноценного патогена. В настоящее время существуют съедобные вакцины от кори, холеры, ящура и гепатитов B, C и E. Однако они либо применятся на животных, либо все еще находятся на стадии разработки, предшествующей клиническим исследованиям на человеке.
Основным барьером на пути к применению таких вакцин на человеке является сложность определения адекватного количества дозы и продолжительности действия вакцины. Дело в том, что дозировка может варьироваться в зависимости от многих факторов: индивидуальных характеристик растения, количества съеденного, спелости плодов и т. д. Концентрация антигена также может значительно различаться между отдельными плодами на растении, отдельными растениями и между поколениями растений.
В целом вирусные вакцины растительного происхождения, или «биофармированные», являются одними из первых продуктов технологии молекулярного выращивания растений. Сегодня это направление называют одним из самых перспективных в области молекулярного земледелия. Существуют доказательства принципа действия и эффективности многих потенциальных вирусных ветеринарных вакцин, также уже хорошо изучены способы применения вирусных антигенов растительного происхождения и моноклональных антител для терапии вирусных заболеваний животных.
Перспективы расширения использования растений для производства фармацевтических препаратов также выглядят радужными. Так, к примеру, в США уже одобрен и лицензирован FDA производимый компанией Protalix из клеток моркови терапевтический фермент глюкоцереброзидазы, который применяется для лечения болезни Гоше. Препарат коммерчески реализуется под названием ELELYSO™ (талиглюцераза альфа). Хотя он продается как биоаналог фермента, вырабатываемого клетками млекопитающих, на самом деле он имеет биологические преимущества, говорят ученые. В период пандемии также имела место разработка растительных вакцин от коронавируса, однако, как известно, мировое признание получили мРНК- вакцины. Тем не менее исследования в области растительных вакцин все еще ведутся для борьбы с вирусом Эбола. Согласно некоторым данным, они даже имеют весомые шансы оказаться успешными.
