Medycyna Wet. 2007, 63 (3)

261

Artyku³ przegl¹dowy

Review

Naturalne Ÿród³o wielu leków stanowi¹ krew oraz

tkanki cz³owieka. Pozyskiwanie farmaceutyków z or-

ganizmu cz³owieka niesie jednak ze sob¹ ryzyko zaka-

¿enia patogenami. W 1985 r. odkryto zwi¹zek pomiê-

dzy stosowanym w leczeniu kar³owatoœci hormonem

wzrostu, oczyszczanym z przysadki mózgowej cz³owie-

ka a wystêpowaniem choroby Creutzfeldta-Jacoba.

Mimo ¿e dawcy s¹ obecnie szczegó³owo badani, a pre-

paraty poddaje siê rutynowo procedurom inaktywuj¹-

cym wirusy, zagro¿enie ze strony niektórych patogenów

nadal wystêpuje. Powa¿nym ograniczeniem pozyskiwa-

nia farmaceutyków bezpoœrednio od dawców jest wy-

stêpowanie terapeutycznych bia³ek w bardzo ma³ych

iloœciach, co utrudnia izolacjê i podnosi koszty produk-

cji. Wysoka cena wyklucza lub bardzo ogranicza mo¿li-

woœæ stosowania ich jako leków.

Dwa odkrycia z po³owy lat 70. pozwoli³y na uzyski-

wanie biofarmaceutyków wytwarzanych przez organizm

cz³owieka. Technologia komórek hybrydoma umo¿li-

wia produkcjê przeciwcia³ monoklonalnych, a in¿ynie-

ria genetyczna produkcjê okreœlonych bia³ek. Techniki

in¿ynierii genetycznej stosowane do celów biotechno-

logicznych umo¿liwiaj¹ izolacjê, charakterystykê oraz

modyfikacjê okreœlonych genów. Do ich rozwoju przy-

czyni³o siê odkrycie restryktaz i ligaz – enzymów nie-

zbêdnych do klonowania DNA. Enzymy restrykcyjne

hydrolizuj¹ DNA ka¿dego organizmu na powtarzalny

uk³ad fragmentów. Ligazy mog¹ natomiast trwale ³¹czyæ

fragmenty DNA z samoreplikuj¹cymi cz¹steczkami

DNA – wektorami. Uzyskany w ten sposób rekombino-

wany DNA mo¿e byæ wprowadzany do komórek gos-

podarza – najczêœciej komórek bakterii, ale równie czês-

to stosuje siê komórki dro¿d¿y, owadów czy ssaków.

Techniki in¿ynierii genetycznej umo¿liwi³y równie¿ wpro-

wadzanie precyzyjnych zmian w sekwencji aminokwa-

sowej bia³ka w celu modyfikacji jego w³aœciwoœci.

Era biofarmaceutyków rozpoczê³a siê od pojawienia

siê na rynku w 1982 r. pierwszego produktu nowoczes-

nej biotechnologii – rekombinowanej insuliny. W 2004 r.

w Stanach Zjednoczonych i Unii Europejskiej zarejes-

trowano ju¿ 160 biofarmaceutyków, a ponad 500 prze-

chodzi³o próby kliniczne. Wartoœæ rynkowa produko-

wanych biofarmaceutyków osi¹gnê³a 34 mld dolarów,

a z ich terapeutrycznych w³aœciwoœci skorzysta³o 250 mln

pacjentów. Roœnie równie¿ udzia³ biofarmaceutyków

w ogólnej puli produkowanych lekarstw. W latach 90.

w Stanach Zjednoczonych zarejestrowano 370 nowych

leków, wœród których 49 (13%) stanowi³y biofarma-

Produkcja biofarmaceutyków

z wykorzystaniem transgenicznych zwierz¹t

DANIEL LIPIÑSKI*, JOANNA ZEYLAND**

/

***, RYSZARD S£OMSKI*

/

**

*Instytut Genetyki Cz³owieka PAN, ul. Strzeszyñska 32, 60-479 Poznañ

**Katedra Biochemii i Biotechnologii Wydzia³u Rolniczego AR, ul. Wo³yñska 35, 60-637 Poznañ

***Stypendystka w ramach Dzia³ania 2.6 Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego

finansowanego z Europejskiego Funduszu Spo³ecznego Unii Europejskiej i z bud¿etu pañstwa

Lipiñski D., Zeyland J., S³omski R.

Biopharmaceutical production in transgenic animals

Summary

Two discoveries reported in the mid 1970s – in hybridoma technology and genetic engineering techniques –

have enabled overcoming the difficulties related to the generation of pharmaceuticals from their natural

resources, such as blood or human tissues, and in 1982 led to the introduction of the first product of the

modern biotechnology, a recombinant insulin, opening the biopharmaceutical era. Among the registered

biopharmaceuticals in the 1980s and the early 1990s the majority of the products were identical to the natural

forms of the proteins and their amino acid sequences. Currently, the rapid growth of the contribution of the

second generation biopharmaceuticals with genetically introduced modifications is observed. All of the

biopharmaceuticals registered on the market until 2005 were generated with the application of E. coli bacte-

ria, yeast, or animal cell lines (CHO, BHK). With the possible registration on the market of the recombinant

antithrombin, in 2006 the first therapeutic protein produced in milk of the transgenic goats will appear as

a new alternative, cheaper and more effective system enabling the production of complex proteins. The

biopharmaceuticals can be generated in blood, milk, urine, semen, egg white of the transgenic animals, and

the silk glands of silkworms. At present, several dozens of the protein products which are produced in milk of

almost all species of farm animals and in the egg white of the hens are subjected to studies at the clinical phase.

Keywords: biopharmaceuticals, transgenic animals

Medycyna Wet. 2007, 63 (3)

262

ceutyki. W latach 1995-2000 Europejska Agencja Oce-

ny Medycznej (EMEA; http://www.emea.eu.int) zare-

jestrowa³a 127 nowych leków, z których 44 (34%) sta-

nowi³y biofarmaceutyki (oko³o 25% produkowanych

leków). Ponad po³owa dopuszczonych do rynku pro-

duktów przeznaczona jest do walki z hemofili¹, cukrzy-

c¹, zapaleniem w¹troby, zawa³em miêœnia sercowego,

nowotworami czy chorobami zwi¹zanymi z niedobo-

rem hormonu wzrostu (ryc. 1). Obejmuj¹ one przeciw-

cia³a monoklonalne, szczepionki, cytokiny, czynniki

krwi, antykoagulanty, hormony oraz krwiotwórcze czyn-

niki wzrostowe (ryc. 2).

Systematycznie roœnie liczba biofarmaceutyków znaj-

duj¹cych siê w ró¿nych fazach badañ klinicznych. We-

d³ug organizacji Badania Farmaceutyczne i Producenci

Ameryki (PhRMA; http://www.phrma.org) w 1988 r.

w fazie badañ klinicznych by³o 81 produktów, w 1993 r.

– 143, w 1996 r. – 369, a w 2000 r. liczba badañ klinicz-

nych przekroczy³a 500. Niemal po³owa ze znajduj¹cych

siê w fazie badañ klinicznych biofarmaceutyków nale-

¿y do grupy leków, które mog³yby znaleŸæ zastosowa-

nie w terapii nowotworów. Liczna grupa leków mo¿e

znaleŸæ zastosowanie w terapii chorób zakaŸnych, au-

toimmunologicznych, neurologicznych oraz zwi¹zanych

z zaka¿eniem wirusem HIV.

W latach 80. oraz wczesnych latach 90. wiêkszoœæ

zarejestrowanych biofarmaceutyków stanowi³y mysie

przeciwcia³a monoklonalne oraz bia³ka terapeutyczne

o identycznej w porównaniu z naturaln¹ form¹ bia³ka

sekwencji aminokwasowej. W latach 90. pojawi³o siê

kilka produktów drugiej generacji o w³aœciwoœciach

zmodyfikowanych metodami in¿ynierii genetycznej. Ta

tendencja uleg³a w latach 2000-2004 znacznemu przy-

spieszeniu. W tym czasie 29 z 65 (44%) zarejestrowa-

nych produktów by³o w pewnym zakresie poddanych

zabiegom in¿ynierii genetycznej. Tego typu modyfika-

cje mog¹ polegaæ na zmianie sekwencji aminokwaso-

wej, kowalencyjnym przy³¹czaniu grup chemicznych czy

zmianie w obrêbie oligosacharydowej struktury ³añcu-

chów bocznych bia³ek podlegaj¹cych procesowi gliko-

zylacji. Wprowadzane zmiany umo¿liwiaj¹ tworzenie

chimerycznych lub humanizowanych przeciwcia³ mo-

noklonalnych o obni¿onej immunogennoœ-

ci, tworzenie bia³ek o szerokim profilu far-

makokinetycznym, bia³ek hybrydowych

³¹cz¹cych w sobie cechy tworz¹cych je po-

jedynczych polipeptydów czy bia³ek o wy-

d³u¿onym okresie pó³trwania (tab. 1).

Wszystkie biofarmaceutyki dopuszczo-

ne do sprzeda¿y do 2005 r. produkowane

s¹ z wykorzystaniem bakterii E. coli,

dro¿d¿y lub linii komórek zwierzêcych,

z których najczêœciej stosuje siê komórki

jajnika chomika chiñskiego (CHO) oraz ko-

mórki nerki m³odych chomików (BHK). Na

pocz¹tku 2006 r. oczekuje siê dopuszcze-

nia do sprzeda¿y pierwszego produktu

uzyskanego z wykorzystaniem zwierz¹t

transgenicznych – antytrombiny cz³owieka

wytwarzanej w mleku transgenicznych kóz

(http://www.transgenics.com). Oczekuje

siê, ¿e taki sposób produkcji biofarmaceu-

Ryc. 2. G³ówne kategorie biofarmaceutyków dostêpnych na rynkach Unii

Europejskiej i Stanów Zjednoczonych. Produkowane biofarmaceutyki nale-

¿¹ do siedmiu grup bia³ek

Ryc. 1. G³ówne kategorie biofarmaceutyków dostêpnych na

rynkach Unii Europejskiej i Stanów Zjednoczonych. Ponad

po³owa produkowanych biofarmaceutyków skierowana jest

do walki z szeœcioma g³ównymi chorobami cz³owieka

Tab. 1. G³ówne kierunki modyfikacji biofarmaceutyków

a

h

c

e

C

e

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

Z

e

i

n

a

w

u

s

u

b

u

l

e

i

n

e

¿i

n

b

O

i

c

œ

o

n

n

e

g

o

n

u

m

m

i

a

³

a

i

c

w

i

c

e

z

r

p

e

n

a

w

o

zi

n

a

m

u

h

b

u

l

e

n

z

c

y

r

e

m

i

h

C

w

ó

t

k

u

d

o

r

p

e

i

n

e

z

r

o

w

T

m

e

li

f

o

r

p

m

y

n

o

i

n

e

i

m

z

e

z

m

y

n

z

c

y

t

e

n

i

k

o

k

a

m

r

a

f

y

n

il

u

s

n

i

.

p

n

,i

k

e

l

e

c

¹

j

a

³

a

iz

d

o

n

l

o

w

i

o

k

b

y

z

S

a

l

d

e

n

z

c

e

i

p

z

e

b

j

e

iz

d

r

a

b

e

c

¹

j

a

i

w

il

¿

o

m

u

u

k

e

l

e

i

n

a

w

o

k

w

a

d

e

n

l

a

u

d

i

w

y

d

n

i

o

g

e

r

o

h

c

a

i

n

a

w

rt

³

ó

p

u

s

e

r

k

o

a

n

a

i

m

Z

e

n

j

y

c

n

e

l

a

w

o

k

z

e

z

r

p

w

ó

n

o

r

e

fr

e

t

n

i

a

j

c

a

k

if

y

d

o

M

o

g

e

w

o

n

e

l

y

t

e

il

o

p

u

l

o

k

il

g

e

i

n

e

z

c

¹

³

y

z

r

p

,

a

i

n

a

w

rt

³

ó

p

s

e

r

k

o

e

c

¹

j

a

¿

u

³

d

y

w

e

i

n

t

o

r

k

-

6

u

k

e

l

a

i

n

a

w

a

d

o

p

æ

œ

o

t

s

ê

z

c

e

j

u

k

u

d

e

r

o

c

ii

p

a

r

e

t

y

tz

s

o

k

a

z

c

i

n

a

r

g

o

i

k

e

³

a

i

b

e

i

n

e

z

r

o

w

T

h

c

y

w

o

d

y

r

b

y

h

e

i

n

l

a

r

u

t

a

n

)j

e

c

ê

i

w

b

u

l(

h

c

ó

w

d

e

i

n

e

z

c

¹

³

o

P

n

e

d

e

j

h

c

y

r

ó

t

k

z

,

w

ó

d

y

t

p

e

p

il

o

p

h

c

y

c

¹

j

u

p

ê

t

s

y

w

b

u

l

ê

k

z

c

e

t

s

¹

z

c

¹

w

o

l

e

c

o

d

e

¿

¹

i

w

i

e

j

a

n

z

o

p

z

o

r

¹

w

o

r

o

t

k

e

f

e

ê

j

c

k

n

u

f

i

n

³

e

p

i

g

u

r

d

a

,

ê

k

r

ó

m

o

k

Medycyna Wet. 2007, 63 (3)

263

tyków bêdzie du¿o wydajniejszy i tañszy w porówna-

niu z obecnie stosowanymi systemami.

Wybór systemu biologicznego jest w du¿ym stopniu

uzale¿niony od rodzaju modyfikacji, którym podlega

okreœlone bia³ko. Wiele bia³ek, aby mog³o byæ w pe³ni

funkcjonalnych i stabilnych in vivo musi ulec np. gliko-

zylacji. Wydaje siê, ¿e jedynie zastosowanie hodowli

komórek in vitro oraz zwierz¹t jako bioreaktorów, które

potrafi¹ dok³adnie przeprowadziæ skomplikowane mo-

dyfikacje potranslacyjne, umo¿liwia uzyskanie bia³ka

w formie normalnie wystêpuj¹cej w organizmie cz³o-

wieka. Pomimo wielu zalet zastosowanie hodowli ko-

mórkowych ograniczone jest wzglêdnie wysokimi kosz-

tami oraz trudnoœciami zwi¹zanymi z utrzymaniem

w hodowli du¿ej liczby komórek. Pozbawione takich

ograniczeñ zwierzêta transgeniczne wydaj¹ siê idealny-

mi bioreaktorami. Biofarmaceutyki mo¿na wytwarzaæ

u transgenicznych zwierz¹t w krwi, mleku, moczu, na-

sieniu, bia³ku jaj oraz z zastosowaniem jedwabników.

Krew jest ³atwo dostêpnym i stosunkowo tanim Ÿród-

³em bia³ek, jednak¿e wiêkszoœæ bia³ek wydzielanych

przez komórki do krwi wykorzystywanych w celach te-

rapeutycznych jest nietrwa³a i szybko usuwana z krwio-

biegu. Czas pó³trwania hormonu wzrostu cz³owieka

wynosi oko³o 15 minut. Z tego wzglêdu u transgenicz-

nych zwierz¹t stê¿enie hormonu rzadko przekracza kil-

ka µg/ml nawet przy wysokim poziomie ekspresji genu

znajduj¹cego siê pod kontrol¹ silnego promotora genu

metalotioneiny. W zwi¹zku z tym iloœæ zgromadzonych

we krwi bia³ek jest czêsto niewystarczaj¹ca, aby mog³a

staæ siê wa¿nym Ÿród³em biofarmaceutyków. Ponadto

w wiêkszoœci przypadków obecne w krwi zwierz¹t trans-

genicznych bia³ka cz³owieka, ze wzglêdu na bliskie

ewolucyjnie pokrewieñstwo s¹ aktywne, a co za tym

idzie, maj¹ wp³yw na ich fizjologiê. Obecnoœæ hormo-

nu wzrostu cz³owieka w krwi transgenicznych myszy,

œwiñ i owiec mo¿e prowadziæ do gigantyzmu, cukrzycy

i wielu innych objawów chorobowych. Krew mo¿e byæ

jednak wartoœciowym Ÿród³em niektórych bia³ek

(3, 6).

Doskona³ym Ÿród³em rekombinowanych bia³ek jest

bia³ko jaj (5). Kura domowa znosi rocznie do 300 jaj,

z których ka¿de zawiera 6,5 g bia³ka. Silny promotor

genu owoalbuminy, zdolny wydajnie kierowaæ eks-

presj¹ transgenu w jajowodach transgenicznych kur od-

powiada za produkcjê oko³o 2 g bia³ka. Zalet¹ systemu

w porównaniu z innymi grupami zwierz¹t hodowlanych

s¹ mo¿liwoœci reprodukcyjne (kilkaset sztuk potomstwa

rocznie), krótki odstêp miêdzypokoleniowy (oko³o 7-8

miesiêcy) oraz niskie koszty hodowli drobiu. Jednak ze

wzglêdu na problemy techniczne zwi¹zane z przygoto-

waniem transgenicznych ptaków system ten przez wie-

le lat nie spe³nia³ pok³adanych w nim oczekiwañ. Obec-

nie sta³ siê drugim po mleku Ÿród³em biofarmaceuty-

ków znajduj¹cych siê w zaawansowanej fazie badañ.

Wykorzystaniem tego systemu do produkcji biofarma-

ceutyków zainteresowanych jest obecnie kilka firm ame-

rykañskich, a kilka produktów firmy Avigenics (http://

www.avigenics.com) – erytropoetyna, G-CFS, humani-

zowane przeciwcia³a poliklonalne, interferon – produ-

kowanych w jajach transgenicznych kur znajduje siê ju¿

w fazie badañ przedklinicznych (tab. 2).

Obecnie najlepszym Ÿród³em biofarmaceutyków po-

zostaje mleko. Wykorzystanie mleka do uzyskiwania

biofarmaceutyków rozwa¿ano od chwili urodzenia siê

pierwszego transgenicznego ssaka. Po raz pierwszy uda-

³o siê to zastosowaæ u transgenicznych myszy, które z po-

wodzeniem wydziela³y w mleku b-laktoglobulinê owcy

(7). G³ównymi bia³kami mleka s¹ a

S1

-, a

S2

-, b- i k-kaze-

ina, wystêpuj¹ce u wiêkszoœci gatunków w ró¿nym stê-

¿eniu, b-laktoglobulina obecna szczególnie w mleku

prze¿uwaczy, a-laktoalbumina syntetyzowana u wiêk-

szoœci gatunków oraz kwaœne bia³ko serwatki (WAP –

whey acidic protein) wystêpuj¹ce szczególnie w mleku

gryzoni. Ekspresja genów koduj¹cych bia³ka mleka

wystêpuje tylko w gruczo³ach mlekowych zwierz¹t

w okresie laktacji. Zastosowanie regionów regulatoro-

wych tych genów pozwala ograniczyæ ekspresjê trans-

genu do komórek gruczo³u mlekowego. W zwi¹zku

z tym obecnoœæ obcych bia³ek w mleku nie powinna

wp³ywaæ na organizm zwierzêcia.

Transgeniczne zwie-

rzêta produkuj¹ce

w mleku biofarmaceu-

tyki uzyskano u prawie

wszystkich gatunków

zwierz¹t gospodarskich

(tab. 3). Wybór gatunku

zale¿y od wielkoœci za-

potrzebowania na okreœ-

lone bia³ko (tab. 4).

ród³em bia³ek tera-

peutycznych, na które

zapotrzebowanie nie

przekracza 1 kg rocznie mog¹ byæ transgeniczne króli-

ki, które w okresie laktacji dostarczaj¹ potomstwu po-

nad 200 ml mleka dziennie o stê¿eniu bia³ka trzy razy

wy¿szym w porównaniu z mlekiem krowy. W ci¹gu roku

samica królika mo¿e mieæ do 8 laktacji trwaj¹cych 4-5

tygodni. W praktyce podczas jednego okresu laktacji od

samicy królika mo¿na uzyskaæ 1 litr mleka, dlatego te

zwierzêta mog¹ byæ Ÿród³em wzglêdnie du¿ej iloœci bio-

farmaceutyków. Wiêksze iloœci biofarmaceutyków mo¿-

na uzyskiwaæ, wykorzystuj¹c zwierzêta gospodarskie,

takie jak: œwinia, owca i koza produkuj¹ce 300-900 lit-

rów mleka rocznie albo krowê, której wydajnoœæ mo¿e

Tab. 3. Wybór gatunku zwierz¹t

w zale¿noœci od wielkoœci zapo-

trzebowania na okreœlony pro-

dukt

a

t

ê

z

r

e

i

w

Z

e

i

n

a

w

o

b

e

z

rt

o

p

a

Z

z

s

y

M

g

1

o

d

k

il

ó

r

K

g

k

1

a

i

n

i

w

œ

,

a

z

o

k

,

a

c

w

O

g

k

0

0

0

1

-

1

a

w

o

r

K

g

k

0

0

0

1

j

e

¿

y

w

o

p

t

k

u

d

o

r

P

e

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

Z

a

i

n

e

¿

o

r

d

w

p

a

t

E

a

j

c

a

zi

n

a

g

r

O

a

n

y

t

e

o

p

o

rt

y

r

E

a

i

m

e

n

A

a

i

n

a

d

a

B

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

.

c

n

I

,

s

c

i

n

e

g

i

v

A

)

A

S

U

(

F

S

C

-

G

a

i

n

e

p

o

k

u

e

L

a

i

n

a

d

a

B

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

.

c

n

I

,

s

c

i

n

e

g

i

v

A

)

A

S

U

(

e

n

a

w

o

zi

n

a

m

u

H

a

³

a

i

c

w

i

c

e

z

r

p

e

n

l

a

n

o

l

k

il

o

p

e

n

¿

ó

R

a

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

z

a

i

n

a

d

a

B

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

.

c

n

I

,

s

c

i

n

e

g

i

v

A

)

A

S

U

(

n

o

r

e

fr

e

t

n

I

e

i

n

a

³

a

iz

D

e

w

o

s

u

ri

w

w

i

c

e

z

r

p

e

i

n

a

d

a

B

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

.

c

n

I

,

s

c

i

n

e

g

i

v

A

)

A

S

U

(

Tab. 2. Biofarmaceutyki uzyskiwane w jajach transgenicz-

nych kur

Medycyna Wet. 2007, 63 (3)

264

Tab. 4. Biofarmaceutyki uzyskiwane w mleku transgenicznych zwierz¹t

t

k

u

d

o

r

P

e

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

Z

a

i

n

e

¿

o

r

d

w

p

a

t

E

a

j

c

a

zi

n

a

g

r

O

1

.

1

G

5

,

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

R

k

e

r

e

n

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

s

c

it

u

e

p

a

r

e

h

t

o

i

B

C

T

G

-

n

o

i

x

e

l

A

a

a

n

y

s

p

y

rt

y

t

n

A

1

-

,

c

u

³

p

a

m

d

e

z

o

r

a

n

z

c

iz

d

e

iz

D

a

z

o

d

y

c

s

i

w

o

k

u

m

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

C

R

A

,

L

P

P

-r

e

y

a

B

a

a

n

i

e

t

o

r

p

o

t

e

f-

,

e

n

a

i

s

z

o

r

e

i

n

e

i

n

d

r

a

w

t

s

,

a

i

n

e

t

s

a

i

M

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

r

II

a

z

a

F

C

T

G

-

k

c

a

m

ir

r

e

M

F

G

E

-

X

B

A

e

w

o

r

o

w

t

o

w

o

n

y

b

o

r

o

h

C

II

a

z

a

F

n

e

g

m

A

-

x

i

n

e

g

b

A

8

L

I-

X

B

A

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

R

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

C

T

G

-

x

i

n

e

g

b

A

7

3

1

D

C

a

t

s

i

n

o

g

A

e

w

o

r

o

w

t

o

w

o

n

y

z

u

G

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-

c

i

n

il

C

o

y

a

M

i

w

r

k

y

c

i

w

o

r

u

s

a

n

i

m

u

b

l

A

a

i

n

e

z

r

a

p

o

,

a

i

n

e

¿

a

r

b

o

,i

w

r

k

e

i

n

e

i

n

œ

i

C

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-

s

u

i

n

e

s

e

r

F

)

®

n

y

r

T

A

(

II

I

a

n

i

b

m

o

rt

y

t

n

A

a

c

i

p

e

z

r

k

a

z

,

y

r

o

t

a

Z

¿

a

d

e

z

r

p

s

a

n

a

d

o

g

z

,I

II

a

z

a

F

C

T

G

C

o

k

³

a

i

B

i

w

r

k

e

i

c

ê

i

n

p

e

z

r

K

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

L

P

P

,

C

R

A

a

z

a

r

e

t

s

e

o

n

il

o

h

c

o

l

y

r

y

t

u

B

u

m

zi

n

a

g

r

o

a

n

o

r

h

c

O

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

a

i

x

e

N

R

T

F

C

a

z

o

d

y

c

s

i

w

o

k

u

M

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

C

T

G

g

I

4

A

L

T

C

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

R

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-

b

b

i

u

q

S

-

s

r

e

y

M

-l

o

t

s

ir

B

X

I

k

i

n

n

y

z

C

a

il

if

o

m

e

h

,i

w

r

k

e

i

c

ê

i

n

p

e

z

r

K

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

g

n

i

m

r

a

h

P

-

C

R

A

,

L

P

P

,

C

T

G

II

I

V

k

i

n

n

y

z

C

A

a

il

if

o

m

e

H

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

g

n

i

m

r

a

h

P

-

C

R

A

7

E

2

D

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

R

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-t

t

o

b

b

A

o

g

e

w

o

n

i

m

a

t

u

l

g

u

s

a

w

k

a

z

a

l

y

s

k

o

b

r

a

k

e

D

I

u

p

y

t

a

c

y

z

r

k

u

C

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

n

y

S

o

i

B

-

C

T

G

a

k

e

i

w

o

³z

c

u

t

s

o

r

z

w

n

o

m

r

o

H

a

r

e

n

r

u

T

³

ó

p

s

e

z

,

æ

œ

o

³

s

o

r

o

k

s

i

N

y

t

k

u

d

o

r

p

e

n

w

y

t

k

a

e

i

n

i

e

n

w

y

t

k

A

C

T

G

e

n

l

a

n

o

l

k

il

o

p

a

³

a

i

c

w

i

c

e

z

r

p

e

n

a

w

o

zi

n

a

m

u

H

a

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

z

e

n

¿

ó

R

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

h

c

e

t

a

m

e

H

1

0

9

N

u

h

c

u

³

p

k

a

R

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-

n

e

G

o

n

u

m

m

I

1

C

r

o

ti

b

i

h

n

I

y

w

o

h

c

u

r

o

i

n

y

z

c

a

n

k

ê

z

r

b

o

y

n

o

z

d

o

r

W

II

I

a

z

a

F

g

n

i

m

r

a

h

P

a

n

il

u

s

n

I

a

c

y

z

r

k

u

C

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

C

T

G

a

n

i

n

o

t

y

c

l

a

K

a

z

o

r

o

p

o

e

t

s

O

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

L

P

P

n

e

g

a

l

o

K

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

R

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

g

n

i

m

r

a

h

P

a

n

y

r

e

f

o

t

k

a

L

d

a

³

k

u

e

c

¹

j

u

l

u

g

e

r

e

i

n

a

³

a

iz

D

e

n

l

a

p

a

z

w

i

c

e

z

r

p

e

i

n

a

³

a

iz

d

,

y

w

o

i

c

œ

o

n

r

o

p

d

o

I

a

z

a

F

,

y

n

z

c

e

i

p

z

e

b

a

z

y

n

a

¿

a

w

U

g

n

i

m

r

a

h

P

m

y

z

o

zi

L

,

e

n

j

y

r

e

t

k

a

b

w

i

c

e

z

r

p

e

i

n

a

³

a

iz

D

y

w

o

i

c

œ

o

n

r

o

p

d

o

d

a

³

k

u

e

c

¹

j

u

l

u

g

e

r

e

i

n

a

³

a

iz

d

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

s

i

v

a

D

-

C

U

e

w

o

i

n

h

c

z

r

e

i

w

o

p

o

k

³

a

i

B

m

u

i

d

o

m

s

a

l

P

)

1

P

S

M

(

a

n

z

c

y

r

a

l

a

m

w

i

c

e

z

r

p

a

k

n

o

i

p

e

z

c

z

S

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

l

e

e

t

s

o

i

B

(

a

n

b

a

w

d

e

j

æ

i

n

a

z

c

ê

j

a

P

M

T

)

w

ó

³

a

ir

e

t

a

m

h

c

y

w

o

n

e

i

n

e

z

r

o

w

T

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

a

i

x

e

N

2

4

5

O

R

P

S

D

I

A

/

V

I

H

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-

s

c

i

n

e

g

o

r

P

a

n

y

t

k

a

l

o

r

P

o

g

e

w

o

i

c

œ

o

n

r

o

p

d

o

u

d

a

³

k

u

e

i

n

e

i

n

c

o

m

z

W

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

C

T

G

e

n

a

w

o

zi

n

a

m

u

h

a

³

a

i

c

w

i

c

e

z

r

P

a

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

z

e

n

¿

ó

R

II

I

i

II

,I

a

z

a

F

x

e

r

a

d

e

M

®

e

d

a

c

i

m

e

R

,

a

n

h

o

r

C

a

b

o

r

o

h

C

w

ó

w

a

t

s

e

i

n

e

l

a

p

a

z

e

n

l

a

d

i

o

t

a

m

u

e

r

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-r

o

c

o

t

n

e

C

w

ó

s

u

ri

w

o

rt

e

r

a

k

³

a

i

B

k

e

n

o

i

p

e

z

c

z

s

e

i

n

e

z

r

o

w

T

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

n

i

e

t

o

r

p

o

i

B

u

n

e

g

o

n

i

m

z

a

l

p

r

o

t

a

w

y

t

k

a

y

w

o

k

n

a

k

T

,i

w

r

k

w

ó

p

e

z

r

k

s

e

i

n

a

z

c

z

s

u

p

z

o

R

a

c

r

e

s

³

a

w

a

z

t

k

u

d

o

r

p

y

n

z

c

i

n

e

g

s

n

a

r

T

y

n

o

c

ó

r

k

s

b

u

l

y

n

w

y

t

k

a

e

i

n

e

m

y

z

n

e

G

)

®

n

e

r

g

e

t

n

A

j

e

i

n

œ

e

z

c

w

(

®

ir

b

a

s

y

T

e

n

z

c

i

g

o

l

o

r

u

e

n

a

i

n

e

z

r

o

h

c

S

e

n

z

c

i

n

il

k

d

e

z

r

p

a

i

n

a

d

a

B

C

T

G

-

n

a

l

E

)

a

k

e

i

w

o

³z

c

a

³

a

i

c

w

i

c

e

z

r

p

(

®

e

s

u

o

m

o

n

e

X

a

i

n

a

w

o

s

o

t

s

a

z

e

n

¿

ó

R

e

n

¿

ó

R

x

i

n

e

g

b

A

Medycyna Wet. 2007, 63 (3)

265

siêgaæ nawet 10 000 litrów. Poniewa¿ ekspresja rekom-

binowanych bia³ek mo¿liwa jest na poziomie 1 g/L, nie-

wielka liczba transgenicznych zwierz¹t jest w stanie

zaspokoiæ potrzeby pacjentów na poszczególne leki.

Alternatyw¹ dla pozyskiwania biofarmaceutyków

w mleku zwierz¹t gospodarskich jest wykorzystanie mo-

czu lub p³ynu nasiennego. Z mleka bia³ka terapeutycz-

ne mo¿na uzyskaæ tylko od samic w okresie laktacji,

podczas gdy w przypadku moczu bia³ka mo¿na produ-

kowaæ u wszystkich osobników przez ca³y okres ¿ycia.

Pozyskiwanie bia³ek by³oby równie¿ ³atwiejsze technicz-

nie i znacznie obni¿y³o koszty. Zastosowanie specyficz-

nych dla komórek nab³onka pêcherza moczowego sek-

wencji regulatorowych genu uroplakiny oraz uromodu-

liny pozwoli³o uzyskaæ w moczu transgenicznych my-

szy wzglêdnie niewielkie iloœci hormonu wzrostu (100-

-500 ng/ml) (2), erytropoetyny (6 ng/ml) (9) oraz a

1

-

-antytrypsyny cz³owieka (65 µg/ml) (10).

Od niedawna jako Ÿród³o biofarmaceutyków brane

jest pod uwagê nasienie. System ten ma niew¹tpliwe

zalety: obfitoœæ i ³atwoœæ pozyskiwania u niektórych

gatunków zwierz¹t, np. œwiñ. Od knura mo¿na uzyskaæ

2-3 razy w tygodniu, 200-300 ml ejakulatu, zawieraj¹-

cego 30 mg/ml bia³ka. W ci¹gu roku od transgenicznej

œwini produkuj¹cej rekombinowane bia³ko w iloœci

1 mg/ml mo¿na uzyskaæ 22,4 g produktu. Dotychczaso-

we badania, ograniczone do zwierz¹t laboratoryjnych

da³y bardzo obiecuj¹ce wyniki. W nasieniu transgenicz-

nych myszy uda³o siê uzyskaæ hormon wzrostu cz³o-

wieka w iloœci oko³o 0,5 mg/ml (1). Jest to iloœæ wielo-

krotnie wy¿sza ni¿ iloœæ hormonu wzrostu produkowa-

nego w moczu transgenicznych myszy (100-500 ng/ml)

(2). Dyck i wsp. zastosowali sekwencjê regulatorow¹

genu P12 myszy, którego ekspresja jest ograniczona do

komórek gruczo³ów p³ciowych samców. Poniewa¿ nie

poznano jeszcze wszystkich bia³ek wystêpuj¹cych

w nasieniu, istnieje mo¿liwoœæ odkrycia innych specy-

ficznych dla nasienia sekwencji regulatorowych, za po-

moc¹ których uda³oby siê uzyskaæ jeszcze wiêksz¹ iloœæ

biofarmaceutyków.

Biofarmaceutyki mog¹ byæ równie¿ produkowane

przez jedwabniki, naturalnego producenta jedwabiu dla

przemys³u w³ókienniczego. Jedwabnik morwowy (Bom-

byx mori) wytwarza du¿e iloœci bia³ek kokonu, zbudo-

wanego z niewielu rodzajów bia³ek, potencjalnego Ÿród-

³a rekombinowanych bia³ek, dziêki czemu ³atwo wyod-

rêbniæ egzogenne bia³ko. Dwa gruczo³y jedwabne sta-

nowi¹ce oko³o 25% masy cia³a produkuj¹ p³ynny jed-

wab sk³adaj¹cy siê z w³ókienek fibroinowych sklejo-

nych serycyn¹. Wyspecjalizowane komórki gruczo³u

jedwabnego 85% mocy produkcyjnych przeznaczaj¹ na

produkcjê jedwabiu. Ka¿da z oko³o 1000 komórek gru-

czo³u produkuje dziennie 80 µg bia³ka. Dla porówna-

nia: najbardziej wydajne pod wzglêdem produkcji re-

kombinowanych bia³ek komórki zwierzêce wytwarzaj¹

oko³o 50 pg bia³ka dziennie. Dodatkowo w krótkim cza-

sie mo¿na osi¹gn¹æ dowoln¹ liczebnoœæ jedwabnika.

Wiele laboratoriów rozpoczê³o ju¿ prace nad wykorzys-

taniem jedwabnika morwowego do ekspresji obcych

genów (8).

Obecnie do biofarmaceutyków zalicza siê niemal

wy³¹cznie rekombinowane bia³ka terapeutyczne i prze-

ciwcia³a monoklonalne. Przynajmniej do koñca obec-

nej dekady nie powinno siê pod tym wzglêdem wiele

zmieniæ. O ile jednak w latach 80. oraz wczesnych la-

tach 90. zdecydowan¹ wiêkszoœæ zarejestrowanych bio-

farmaceutyków stanowi³y produkty o identycznej w po-

równaniu z naturaln¹ form¹ bia³ka sekwencji aminokwa-

sowej, o tyle obecnie gwa³townie roœnie udzia³ biofar-

maceutyków drugiej generacji o zmodyfikowanych

metodami in¿ynierii genetycznej w³aœciwoœciach.

W 2004 r. w Stanach Zjednoczonych i Unii Europej-

skiej dostêpnych by³o 160 biofarmaceutyków o war-

toœci rynkowej przekraczaj¹cej 34 mld dolarów. Anali-

tycy rynkowi przewiduj¹, ¿e w 2010 r. biofarmaceutyki

stanowiæ bêd¹ 50% rejestrowanych leków, a ich war-

toœæ rynkowa siêgnie 52 mld dolarów. Najwiêkszy

wp³yw na rynek biofarmaceutyczny w nadchodz¹cych

latach bêdzie mia³o pojawienie siê w 2006 r. rekombi-

nowanej antytrombiny, pierwszego produktu uzyskiwa-

nego w mleku transgenicznych kóz – du¿o wydajniej-

szego, tañszego i umo¿liwiaj¹cego produkcjê z³o¿onych

bia³ek, alternatywnego dla obecnie stosowanych, syste-

mu wykorzystuj¹cego do produkcji biofarmaceutyków

transgeniczne zwierzêta (4). Obecnie w fazie badañ kli-

nicznych znajduje siê ju¿ kilkadziesi¹t produktów bia³-

kowych produkowanych w mleku niemal wszystkich ga-

tunków zwierz¹t gospodarskich oraz w bia³ku kurzych

jaj. W nieco d³u¿szej perspektywie czasu nale¿y ocze-

kiwaæ pojawienia siê na rynku zupe³nie nowych kate-

gorii produktów zwi¹zanych z prowadzonymi obecnie

intensywnymi badaniami w dziedzinie terapii genowej,

technologii wykorzystuj¹cych antysensowe lub interfe-

ruj¹ce RNA czy terapii komórkowej.

Piœmiennictwo

1.Dyck M. K., Gagne D., Ouellet M., Senechal J. F., Belanger E., Lacroix D.,

Sirard M. A., Pothier F.: Seminal vesicle production and secretion of growth

hormone into seminal fluid. Nat. Biotechnol. 1999, 17, 1087-1090.

2.Kerr D. E., Liang F., Bondioli K. R., Zhao H., Kreibich G., Wall R. J., Sun T. T.:

The bladder as a bioreactor: urothelium production and secretion of growth

hormone into urine. Nat. Biotechnol. 1998, 16, 75-79.

3.Massoud M., Bischoff R., Dalemans W., Pointu H., Attal J., Schultz H., Clesse D.,

Stinnakre M. G., Pavirani A., Houdebine L. M.: Expression of active recombi-

nant human alpha 1-antitrypsin in transgenic rabbits. J. Biotechnol. 1991, 18,

193-203.

4.Pavlou A. K., Reichert J. M.: Recombinant protein therapeutics – success rates,

market trends and values to 2010. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 1513-1519.

5.Rapp J. C., Harvey A. J., Speksnijder G. L., Hu W., Ivarie R.: Biologically active

human interferon alpha-2b produced in the egg white of transgenic hens. Trans-

genic Res. 2003, 12, 569-575.

6.Sharma A., Martin M. J., Okabe J. F., Truglio R. A., Dhanjal N. K., Logan J. S.,

Kumar R.: An isologous porcine promoter permits high level expression of

human hemoglobin in transgenic swine. Biotechnology 1994, 12, 55-59.

7.Simons J. P., McClenaghan M., Clark A. J.: Alteration of the quality of milk by

expression of sheep beta-lactoglobulin in transgenic mice. Nature 1987, 328,

530-532.

8.Tomita M., Munetsuna H., Sato T., Adachi T., Hino R., Hayashi M., Shimizu K.,

Nakamura N., Tamura T., Yoshizato K.: Transgenic silkworms produce recom-

binant human type III procollagen in cocoons. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 52-56.

9.Zbikowska H. M., Soukhareva N., Behnam R., Chang R., Drews R., Lubon H.,

Hammond D., Soukharev S.: The use of the uromodulin promoter to target

production of recombinant proteins into urine of transgenic animals. Trans-

genic Res. 2002, 11, 425-435.

10.Zbikowska H. M., Soukhareva N., Behnam R., Lubon H., Hammond D.,

Soukharev S.: Uromodulin promoter directs high-level expression of biologically

active human alpha1-antitrypsin into mouse urine. Biochem. J. 2002, 365, 7-11.

Adres autora: dr Daniel Lipiñski, ul. Strzeszyñska 32, 60-479 Poznañ;

e-mail: [e-mail]