Production of protein nanomaterials in lactic acid bacteria for human and animal medicine

摘要

Tot i que Escherichia coli és el bacteri més àmpliament usat en el camp de la producció de proteïnes recombinants, aquest conté lipopolisacàrids (LPS) en la seva membrana externa. Com a conseqüència de la presència d'aquest contaminant bacterià, el potencial dels productes proteics produïts amb finalitats mèdiques en aquest microorganisme Gram-negatiu es veu severament limitat. En aquest context, els bacteris de l'àcid làctic (BAL), un grup de microorganismes Gram-positius, han anat guanyant importància com a alternativa per la producció de proteïnes recombinants segures. Els BAL, que no contenen endotoxines, són àmpliament reconeguts pel seu ús en la indústria alimentària, i a més a més, han estat classificats com organismes "Generally Recognized As Safe" (GRAS) per part de les agències reguladores. Tanmateix, durant les últimes dècades, diverses eines han estat desenvolupades per millor els sistemes d'expressió proteics GRAS, amb l'objectiu de sintetitzar proteïnes heteròlogues lliures de toxines , la majoria d'aquetes utilitzant el bacteri Lactococcus lactis. Les proteïnes recombinants solubles s'associen normalment a una elevada inestabilitat i a alts costos associats als processos de producció i purificació, esdevenint econòmicament inviables pel desenvolupament de productes comercials basats en proteïnes per medicina humana i, molt especialment, per medicina animal. Contràriament, l'ús de proteïnes heteròlogues en forma de nanopartícules amiloides biològicament actives, s'ha presentat com una alternativa rentable i estable. Estudis recents evidencien l'enorme potencial d'aquestes nanopartícules proteiques en l'àmbit de la nanomedicina. No obstant, tot i el seu potencial, aquestes nanopartícules han estat bàsicament produïdes en E.coli i, fins al moment, la seva producció no ha estat explorada en BAL. A més a més, la seva ultraestructura no s'ha estudiat en detall, essent una important tasca que encara queda per resoldre. Així doncs, en aquest estudi, hem descrit l'organització supramolecular d'aquestes nanopartícules composades alhora per proteïnes en estat amiloide i natiu. D'altra banda, hem dut a terme el desenvolupament d'una metodologia per tal de produir materials proteics econòmics, segurs i funcionals mitjançant una plataforma de producció lliure de LPS. Concretament, s'ha utilitzat L. Lactis per tal de produir aquestes nanoestructures proteiques recombinants amb rellevància en medicina humana i animal. Així mateix, s'han determinat també les propietats fisicoquímiques d'aquestes nanopartícules fent ús d'una amplia varietat de tècniques. A grans trets, degut a característiques com la seva activitat biològica, estabilitat, versatilitat i seguretat, aquestes nanopartícules proteiques esdevenen un material prometedor per finalitats terapèutiques.