溶媒に溶けたタンパク質をどうやって取り出すか

生物が作るバイオ医薬品

バイオ医薬品は生物により作り出される分子を有効成分とする薬で、分子量が非常に大きいタンパク質は人工的な化学合成で作るのが難しいので、多くの場合は生物に作り出してもらっています。生物の細胞は増殖する際にタンパク質も増やします。近年ではより人間に近い哺乳類の細胞としてチャイニーズハムスターの細胞が多く使用され、その中で目的となるタンパク質をよりたくさん作る細胞を選ぶことで、医薬品になるタンパク質をたくさん作れるようになりました。

目的の物質を取り出す

しかし細胞で作ってもらったタンパク質は細胞そのものや、目的としないタンパク質、DNA、細胞を培養するために必要な成分などが混じり合っています。そこで、目的のタンパク質だけを取り出して、人に副作用を起こさないレベルまで目的タンパク質以外の物質の濃度を下げる研究が行われています。例えば抗体医薬品も、原料である抗体タンパク質の場合は、選択的に結合できるタンパク質が分かっています。このタンパク質が結合した微粒子と、細胞が作ったタンパク質溶液を混ぜると、微粒子に抗体タンパク質だけをくっつけることができます。微粒子と溶媒を効率よく分離するには単純にまぜるだけでなく、微粒子をあらかじめ詰めたガラスチューブを作り、そこにタンパク質溶液を通過させる方法などがあります。ガラスチューブに微粒子を詰めておくと、微粒子に結合した抗体タンパク質を回収することも簡単です。

実験室から工場へ

タンパク質が吸着するには一定の時間が必要なため、微粒子の材質と大きさ、チューブを通過させる溶液の速度のバランスが重要です。また、研究室レベルでは数ミリリットルという単位で実験を行いますが、実際の製薬工場では数トンの単位で製造しなくてはなりません。実験室からのスケールアップを行う際に、それに応じた流量で流せるポンプはあるのか、機械の強度は保てるのかを考える必要もあります。計算上では可能なことも、現実に置き換えたときに支障が出ないように、研究が進められています。

参考資料

研究紹介

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山口大学工学部応用化学科准教授吉本則子先生

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工学、応用化学、生物工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

今、目の前にあることをまずは大切にしてください。インターネットでたくさんの情報が入ってきますが、先輩、学校の先生、家族など自分の身近な人たちの話から得られるものも多いと思います。また学校で教えてもらう内容は得手・不得手があると思いますが、いずれも全力で取り組んでもらったらと思います。それが10年後20年後の将来につながっていきます。
私自身も、研究をし始めてからこれまでに学んだことの一つひとつが大切だったと、ようやくわかってきました。あなたの周りにあるものや、与えられたものを大事にしてほしいです。

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