Een voorbeeld van een DNA-vaccin dat in de vorm van een ring (plasmide) wordt ingespoten (afb: biology.kenyon.edu)
Onderzoekers hebben zogeheten ‘gecontroleerde evolutie’ gebruikt waardoor de hoeveelheid plasmide-DNA die door de gemanipuleerde Escherichia coli-bacteriën in het laboratorium wordt geproduceerd aanzienlijk is toegenomen. Dat zou belangrijk zijn. Plasmide-DNA is een essentieel maar erg duur onderdeel van diverse gentherapieën en deze nieuwe technologie zou de kosten van deze behandelingen kunnen verlagen.
Plasmide-DNA komt van nature voor in veel bacteriën. Het verschilt van andere vormen van DNA doordat het circulair is, in tegenstelling tot de lineaire structuur die bij mensen en de meeste andere organismen wordt aangetroffen.
“Plasmiden zijn relatief eenvoudig te manipuleren in het laboratorium, stabiel en gemakkelijk te veranderen”, zegt Nathan Crook, universitair docent biomoleculaire technologie aan de universiteit van Noord-Carolina. “Deze combinatie van eigenschappen maakt ze zeer waardevol voor diverse gentherapieën en vaccins die in de diergeneeskunde worden gebruikt.”
“De productie van plasmide-DNA is voornamelijk afhankelijk van genetisch gemodificeerde bacteriën, die tot wel 100 000 dollar per gram kunnen kosten”, aldus Crook. “Ons doel was om E. coli’s te manipuleren om pDNA efficiënter te produceren. De resultaten waren werkelijk opmerkelijk. Ik had een kleine verbetering verwacht, maar de resultaten waren dramatisch.”
“Ons onderzoek begon met een gemanipuleerde E. coli-stam die al in staat was om efficiënt plasmiden te produceren”, aldus medeonderzoeker Zidan Li. “We hebben mutaties in deze bacteriën geïntroduceerd en ze individueel getest om te zien of een van de mutaties effectief was. We selecteerden individuele bacteriën die goed presteerden en testten hun prestaties bij het produceren van verschillende plasmiden verder.”
De onderzoekers gebruikten hun gemodificeerde E. coli-stam om vijf soorten plasmide-DNA te produceren. Alle vijf plasmiden zijn goed onderzocht. Drie daarvan worden over het algemeen beschouwd als gemakkelijker op grote schaal te produceren en twee als probleemgevallen.
De gemanipuleerde E. coli-stam produceerde pAAV-plasmiden met een 8,7-voudige toename in productie vergeleken met de oorspronkelijke stam. Li: “pAAV wordt veel gebruikt in gentherapie en is een van de plasmide-DNA-typen die traditioneel gemakkelijker te produceren zijn op grote schaal. Zelfs het p15A-plasmide-DNA, dat de kleinste verbetering liet zien, zag een 1,44-voudige toename in opbrengst. p15A is traditioneel moeilijk te produceren op grote schaal en een toename van 44% is een opmerkelijke prestatie.”
Goedkoper
“Wij geloven dat deze technologie de potentie heeft om de productiekosten van biofarmaceutische producten op basis van plasmide-DNA aanzienlijk te verlagen en gerelateerd onderzoek te versnellen”, aldus Crook. “We kijken ernaar uit om gerelateerde samenwerkingsmogelijkheden met partners uit de private sector te verkennen.”
Bron: Alpha Galileo