ITHACA, N. Y. - Они переходят от жуков к наркотикам. Благодаря слиянию новой технологии в вирусологии и недавнему патенту на выращивание насекомых ученые из Института исследований растений им. Бойса Томпсона (BTI), расположенного в Корнельском университете, нашли лучший способ производства коммерческих количеств рекомбинантных фармацевтических белков. из личинок насекомых.
«Это ценные белки, и они не могут быть произведены так хорошо каким-либо другим способом», - сказал Х. Алан Вуд, вирусолог из BTI.«По сути, это белковая фабрика. Мы используем насекомых для выращивания сырых фармацевтических белков. По сути, мы превращаем насекомых в маленькие белковые фабрики».
Первоначально исследователи изучали способы безопасной борьбы с сельскохозяйственными вредителями с помощью биологических средств, но в ходе своих исследований они узнали, что белки этих почти мертвых вредителей могут принести прямую пользу человечеству. Рекомбинантные бакуловирусы использовались и раньше для разработки панорамы фармацевтических белков, но они были получены с использованием метода культивирования клеток насекомых, что требует много времени и денег..
Ученые могут собирать полезный белок из зараженных личинок чешуекрылых - мотыльков и гусениц. Генетически модифицированные бакуловирусы, представляющие собой вирусы в форме палочек, атакуют внутреннюю часть личинок, инициируют массовые метаболические изменения и убивают насекомое.
«Бакуловирус буквально превращает насекомое в жидкость», - сказал Патрик Р. Хьюз, исследователь BTI. «Прямо перед смертью насекомого мы собираем белок, который можно перерабатывать в фармацевтические препараты».
Вирус распространяется через гусеницу в течение 24 часов, но жук продолжает расти, распространяя вирус по телу гусеницы в течение трех дней. Незадолго до четвертого дня, или пятой личиночной стадии, белки, выращенные в жуке, готовы к сбору. Хьюз говорит, что жук никогда не достигает стадии окукливания, и если белок не извлекается из гусеницы на этой критической личиночной стадии, белки разрушаются.
Выращивание фармацевтических препаратов становится проще благодаря недавно запатентованной системе HeRD - высокоэффективному устройству для выращивания. Разработанный в BTI, HeRD может одновременно выращивать тысячи насекомых для производства белка, что снижает затраты. Используя систему HeRD, исследователи BTI выращивают гусениц - Trichoplusia ni - вредителя, наиболее известного как капустница, которая питается капустой, хлопком и крестоцветными.
Но насекомые живут на грани. «Патрик [Хьюз] - очень наблюдательный человек, и, поскольку он наблюдателен, ему пришла в голову блестящая идея - система HeRD», - сказал Вуд. Хьюз заметил, что насекомые предпочитают обосновываться на краях поверхностей, а не прямо на плоских поверхностях. Хьюз разработал коробку, заполненную близко расположенными столбиками - столбиками в форме маленьких палочек от эскимо - и помещает насекомых в коробку. Положите еду в коробку. Насекомые выращиваются на столбах в ящике, что позволяет легко заразить их бакуловирусом, а затем собрать белки.
За последние 18 месяцев исследователи сообщают, что рекомбинантный бакуловирус использовался для производства вакцин. Некоторые из болезней, с которыми можно бороться, включают вирус папилломы человека, вирус Т-клеточного лейкоза человека, вирус гепатита С, вирус Норуолк, ротавирус, парвовирус свиней и вирус африканской чумы свиней. Исследователи BTI не изучают эти заболевания напрямую.
Производство белков с помощью насекомых рассматривалось как альтернатива выращиванию белков в клеточной культуре, сказал Хьюз. Некоторое время казалось, что выращивание белков в клеточных культурах обходится дешевле, но выращивание белков у насекомых значительно дешевле, чем выращивание клеточных культур.«У нас нет многих технических барьеров, которые были раньше», - сказал он.
Хьюз и Вуд опубликовали свою презентацию «Рекомбинантные вирусные инсектициды: производство экологически безопасных и экономичных продуктов» в выпуске журнала Entomophaga от 24 июля 1997 г., публикации Международной организации по биологическому контролю вредных животных. и растения.
В дополнение к фармацевтике исследователи заявили, что задействованные технологии могут быть использованы для других целей, например, для производства недорогих вирусных инсектицидов в качестве альтернативы пестицидам. Вуд и Хьюз заявили, что в связи с тем, что за последние восемь лет было аннулировано более 30 000 регистраций химических пестицидов, возникла необходимость в разработке природных и генетических бакуловирусов. Исследователи считают, что для того, чтобы сделать эти инсектициды коммерчески жизнеспособными, необходимо будет использовать такие методы, как HeRD, чтобы снизить затраты..
BTI, Институт исследований растений им. Бойса Томпсона, Inc., является крупнейшим в мире некоммерческим независимым исследовательским центром растений. Он был основан в 1924 году полковником Уильямом Бойсом Томпсоном в Йонкерсе, штат Нью-Йорк. Цель института состояла в том, чтобы найти способы удовлетворить потребности в еде и здоровье растущего населения мира. BTI переехала в кампус Корнелла в 1978 году.