Nghiên cứu sản xuất Interleukin-3 và Interleukin-11 tái tổ hợp chất lượng cao dùng trong y học (điều trị)

Chủ nhiệm đề tài GS. TS. Trương Nam Hải
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Sinh học
Thời gian thực hiện 2012 - 2016
Thuộc chương trình Nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ sinh học
Cán bộ tham gia
Tổng kinh phí 4730 triệu đồng
Xếp loại đề tài Khá
Mục tiêu đề tài

- Tạo chủng tái tổ hợp biểu hiện Interleukin-3 và Interleukin-11 người tại Việt Nam;
- Xây dựng quy trình sản xuất IL-3 và IL-11 tái tổ hợp;
- Xây dựng phương pháp kiểm tra và đánh giá tính an toàn, hoạt tính sinh học của sản phẩm IL-11;
- Kiểm định chất lượng sản phẩm IL-11.

Kết quả đạt được

- Về khoa học:
1)    Bằng kỹ thuật sinh học phân tử, Đề tài đã tạo được 2 bộ chủng giống gốc và chủng sản xuất protein IL-3/IL-11. Trong đó, chủng E. coli JM109 biểu hiện IL-3 ở dạng không tan, chủng E. coli Rosetta 2 biểu hiện IL-11 dung hợp với SUMO ở trạng thái tan.
2)    Đã xây dựng được quy trình sản xuất IL-3 và IL-11 tái tổ hợp gồm:
(a) Quy trình lên men tổng hợp IL-3 và IL-11 quy mô bình tam giác. Trong đó, chủng E. coli JM109 biểu hiện IL-3 trong môi trường LB, pH 6,8-7,0 ở 25oC, nồng độ chất cảm ứng 0,05 mM IPTG, thời điểm cảm ứng OD600 = 1 và thu mẫu sau 6 giờ. Chủng E. coli Rosetta 2 biểu hiện IL-11 trong môi trường TB, pH 7 ở 37oC, cảm ứng ở OD600 = 2 với nồng độ 0,05 mM IPTG, thu mẫu sau 7 giờ. Hàm lượng SUMO-IL11 trong 1 lít dịch lên men là 1,43 g;
(b) Quy trình tinh sạch IL-3 và IL-11 tái tổ hợp với độ tinh khiết trên 99% đáp ứng yêu cầu làm dược phẩm tiêm. Hiệu suất thu hồi SUMO-IL11 qua cột là 49,65% và hiệu suất thu hồi IL-11 từ lên men đến tinh sạch là 34,68%. Hiệu suất thu hồi IL-3 qua cột sắc ký gần 30%. Sản phẩm IL-3 và IL-11 đã được kiểm tra tính kháng nguyên, kích thước phân tử (lần lượt là ˜15 kD và ˜19 kDa), trình tự acid amin đầu N đã thiết kế, đặc biệt trình tự 15 acid amin đầu N của IL-11 giống với thiết kế dựa vào trình tự Neumega do FDA phê duyệt.
(c) Đã tạo được công thức pha chế IL-11 tái tổ hợp với các thành phần tá dược an toàn, ổn định và không ảnh hưởng đến độ bền của IL-11. Chất gây sốt được loại bỏ hiệu quả ở nồng độ 0,05 mM Ca2+ kết hợp với màng lọc Ultracel 30 kDa. Hàm lượng endotoxin ở trong giới hạn cho phép đối với một liều thuốc tiêm (3)    Đã xây dựng được quy trình kiểm tra và đánh giá độ an toàn, hoạt tính sinh học in vivo và in vitro cho sản phẩm IL-11 tái tổ hợp đầu tiên tạo ra ở trong nước. Về cơ bản, IL-11 thể hiện là một sản phẩm an toàn trên mô hình thử nghiệm (có tính an toàn chung, không có biểu hiện độc tính cấp, không gây độc tính bán tr-ường diễn, đạt yêu cầu về chất gây sốt). Đồng thời, IL-11 có tác dụng tăng sinh tổng số tế bào và tế bào CD34+.
4)    Đã kiểm định trong nước và Quốc tế sản phẩm IL-11 theo tiêu chuẩn cơ sở. Các chỉ tiêu quan trọng về chất lượng và an toàn của sản phẩm đều đạt yêu cầu.


Một số hình ảnh đề tài:

tnhai1

tnhai2

tnhai3

Những đóng góp mới

1)    Lần đầu tiên ở trong nước, đề tài đã áp dụng kỹ thuật sinh học phân tử để tạo ra 2 chủng E. coli tái tổ hợp biểu hiện IL-3 và IL-11 có nguồn gốc từ người, đặc biệt IL-11 thuộc nhóm protein khó biểu hiện do điểm đẳng điện quá cao (pI = 11,7). Protein IL-11 biểu hiện dung hợp với SUMO ở trạng thái tan, hàm lượng lên tới 1,43 g/L dịch tế bào lên men.
2)    Bằng kỹ thuật vi sinh, hóa sinh và miễn dịch, đề tài đã sản xuất được 242,85 mg IL-11 người tái tổ hợp có độ tinh khiết ≥ 99%, đặc biệt có trình tự 15 acid amin đầu N đã thiết kế dựa trên trình tự Neumega điều trị trên người do FDA phê duyệt. Trong khi đó, IL-3 tái tổ hợp cũng đáp ứng tiêu chí chất lượng của một dược phẩm như độ sạch >99%, đúng tính kháng nguyên và kích thước phân tử, đúng trình tự acid amin.
3)    Sản phẩm IL-11 có hoạt tính sinh học trên dòng tế bào TF-1 là 4,17.105 IU/mg. Ngoài tác dụng tăng sinh dòng tế bào phụ thuộc, IL-11 còn có tác dụng kích thích tăng sinh tế bào gốc tạo máu tủy xương người.
4)    Lần đầu tiên ở trong nước, đề tài đã xây dựng được tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm IL-11 tái tổ hợp, đã được kiểm định bởi Viện Kiểm định Quốc gia Vắc xin và Sinh phẩm Y tế và Công ty Biovision (Mỹ).

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố (liệt kê)
1)    Nguyễn Thị Quý, Dương Thu Hương, Đặng Thị Ngọc Hà, Lê Thị Thu Hồng, Đỗ Thị Huyền, Trương Nam Hải (2015). Cải thiện khả năng biểu hiện protein SUMO-IL11 từ tế bào Escherichia coli bằng cách lựa chọn điều kiện lên men phù hợp. Tạp chí Sinh học 37(1se): 289-295.
2)    Nguyễn Thị Quý, Lê Ngọc Giang, Lê Quỳnh Giang, Dương Thu Hương, Đặng Thị Ngọc Hà, Đỗ Thị Huyền, Lê Thị Thu Hồng, Trương Nam Hải (2014). Biểu hiện Interleukin-11 người tái tổ hợp dạng tan trong tế bào Escherichia coli. Tạp chí Công nghệ sinh học 12(3): 417-422.
3)    Nguyễn Thị Quý, Dương Thu Hương, Lê Ngọc Giang, Lê Thị Thu Hồng, Đỗ Thị Huyền, Trương Nam Hải (2013). Nghiên cứu tạo chủng Escherichia coli tái tổ hợp biểu hiện Interleukin-3 và Interleukin-11 người dưới dạng lai với PelB. Tạp chí Sinh học 35(3se): 94-99.
4)    Nguyễn Thị Quý, Dương Thu Hương, Đặng Thị Ngọc Hà, Lê Thị Thu Hồng, Trương Nam Hải (2015). Loại endotoxin ở Interleukin-11 người tái tổ hợp bằng ion Ca2+ và màng ultracel 30 kDa. Tạp chí Công nghệ sinh học 13(4): 1017-1023
5)    Dương Thu Hương, Nguyễn Thị Quý, Đặng Thị Ngọc Hà, Lê Thị Thu Hồng, Trương Nam Hải (2016). Nghiên cứu tối ưu điều kiện biểu hiện protein IL-3 dưới dạng lai với PelB trong E. coli và xác định trạng thái protein tái tổ hợp. Tạp chí sinh học 38(2): 250-256

- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu trữ)
1)     Các vector tách dòng pUC57_IL-3, pUC57_IL-11; Các vector biểu hiện pET_IL-3, pET_IL-11, pPIC9_IL-3, pPIC9_IL-11 được lưu trữ tại phòng Kỹ thuật di truyền, viện Công nghệ sinh học.
2)    Dòng tế bào chủ biểu hiện IL-3 và IL-11 có hoạt tính và hiệu suất cao thuận lợi cho quá trình tinh sạch được lưu trữ tại phòng Kỹ thuật di truyền, viện Công nghệ sinh học;
3)    Sản phẩm IL-11 tái tổ hợp có hoạt tính ~4,17.105 IU/mg được lưu trữ tại phòng Kỹ thuật di truyền, viện Công nghệ sinh học.
4)    Các quy trình lên men, quy trình tinh sạch IL-3/IL-11, quy trình kiểm tra đánh giá độ an toàn và hoạt tính sinh học của IL-11, tiêu chuẩn cơ sở của sản phẩm IL-11 được lưu trữ tại phòng Kỹ thuật di truyền, viện Công nghệ sinh học

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".