Protein är big business. Det utgör inte bara en betydande del av allt levande – det är också en industri på 150 miljarder dollar per år. Vare sig för mat, medicin, eller tillverkning, nästan alla sektorer har ett behov av proteiner för att skapa sina produkter. Men när det gäller läkemedel, behovet av proteiner kommer också med en stor kostnad, en som läkemedelstillverkare desperat behöver hitta runt:kostnaden för proteinrening. Men nu, tack Alan Russell, professor i kemiteknik, och Ph.D. student Stefanie Baker, Läkemedelsindustrin har en innovativ väg kring detta kostsamma problem vid tillverkning av protein-polymer-läkemedel. Russell, Bagare, och deras team har utvecklat en ny metod för att rena protein-polymerkonjugaten som används i läkemedel för att säkerställa att de fungerar korrekt, verk som nyligen publicerades i Naturkommunikation .

"Renheten hos proteiner och protein-polymerkonjugat avsedda för terapeutisk användning är extremt viktig, " säger Baker. "Terapeutiska proteiner måste vara homogena och ha samma egenskaper från batch till batch, annat, de kommer inte att ha samma terapeutiska effekter gång på gång, och kan i själva verket vara skadligt för de patienter som de är avsedda att hjälpa."

För närvarande, nästan alla kommersiella proteiner börjar sin rening med en process för ammoniumsulfatfällning. Härifrån, kampen för att separera ett protein från ett annat – särskilt när det gäller ett protein-polymerläkemedel – blir riktigt komplicerad. Konjugat måste separeras från polymerer, inhemska proteiner, och isomerer. Detta har historiskt sett varit ett verkligt problem för forskare, och kan stå för mer än hälften av den totala kostnaden för att tillverka proteinläkemedel för patienter. Med Baker och Russells nya metod, dock, att kostnaden kan minskas avsevärt.

"Vi har varit intresserade av att konstruera lösligheten av proteiner genom att odla polymerer från deras yta, " säger Russell. "Tänk om proteiner kunde konstrueras för att göra dem lösliga vid extrema saltkoncentrationer? Saltet - ammoniumsulfat - används överallt för att koncentrera proteiner eftersom det fäller ut varje protein vid cirka 50% mättnadskoncentration. Vi bestämde oss för att utmana oss själva och se om vi kunde skapa ett protein som löste sig i helt mättat ammoniumsulfat."

Under det senaste året, teamet har upptäckt att genom att odla kovalenta polymerer från ytan av proteinerna, de kan kraftigt öka lösligheten av dessa proteiner i saltlösningar. Den här vägen, proteinerna kommer att lösas upp mycket snabbare i saltlösningen än deras tillhörande föroreningar, gör dem mycket lättare att separera, och lämnar bara det rena efter sig, önskat protein. Det är ett mycket snabbare och enklare sätt att rena dessa föreningar jämfört med de traditionella metoderna. Teamet samarbetade också med en ledande grupp vid University of Florida, ledd av professor Coray Colina. Colina och hennes elever gjorde datormodeller av saltets inverkan på proteinkonjugaten för att hjälpa till att förstå hur rätt polymer kan förvandla en mödosam process till en enkel sådan.

Nu när deras metod har visat sig fungera, Baker och Russell kommer att ta nästa steg:att bevisa att det fungerar i den skala som krävs för kommersiell produktion. Och även om detta är ett enormt åtagande, teamet är optimistiskt om vad detta kan betyda för framtiden för bioläkemedel.

"Upptäckten att dessa proteiner kan konstrueras för att lösas upp i en lösning där alla andra proteiner inte kan, säger Russell, "kan verkligen förenkla hur dessa konjugatläkemedel tillverkas - och göra dem mycket mer överkomliga i framtiden."