ארוך R3 IGF-I(קישור:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/peptide/long-r3-igf-i-cas-143045-27-6.html) היא מולקולת פוליפפטיד סינתטית שההיסטוריה של גילוייה החלה בשנות ה-70. באותה תקופה, החוקרים החלו לשים לב לתפקיד החשוב של גורם גדילה-I אנדוגני של אינסולין (IGF-I) בשליטה בגדילה ובחילוף החומרים, וניסו לתכנן מבנה מולקולרי דומה ל-IGF-I אך יותר ביולוגי ופרמצבטי. סוג חדש של מולקולת פפטיד עם ערך יישום.
1. הגילוי והמחקר של IGF-I:
בתחילת שנות ה-50 החלו חוקרים לחקור את קיומם ותפקודם של גורמי גדילה דמויי אינסולין. בשנות ה-60 בודדו כמה ארגוני מחקר סוג חדש של חלבון עם שגשוג תאים ופעילות מקדמת גדילה מסרום של בעלי חיים, הנקרא הורמון גדילה (GH). מאוחר יותר, חוקרים גילו חלבון נוסף הקשור ל-GH מסרום בעלי חיים ורקמות אחרות, הנקרא IGF-I.
IGF-I הוא חלבון מולקולרי קטן המורכב מ-70 שיירי חומצות אמינו, והמבנה שלו דומה לאינסולין אנושי. IGF-I מסונתז בעיקר על ידי הכבד, הקשור קשר הדוק להשפעות הפיזיולוגיות של GH, ויכול לווסת את התפשטות התאים, ההתמיינות והמטבוליזם באמצעות האינטראקציה בין הקולטנים שלו לבין הקולטן לגורם גדילה דמוי אינסולין (IGF-IR).
בשנות ה-70, כשהמחקר על IGF-I העמיק, החלו החוקרים לחקור את המבנה המולקולרי והתכונות הביולוגיות שלו, וניסו לפתח מולקולה אנלוגית IGF-I בעלת ערך רב יותר.
2. גילוי ומחקר של R3 IGF-I ארוך:
מסוף שנות ה-70 ועד תחילת שנות ה-80, חלק מהחוקרים החלו לשנות את הרצף ה-N-טרמינלי של IGF-I ותכננו אנלוגי IGF-I עם מבנה מולקולרי יציב יותר וסינתזה ושימוש קלים יותר. על בסיס זה נולד R3 IGF-I ארוך.
Long R3 IGF-I משתמש ב-arabinosyl-Ala-Pro-Ala (Apa) כדי להחליף את רצף Gln-Pro-Arg-Gly של IGF-I אנדוגני, וכתוצאה מכך זמן מחצית חיים ארוך יותר בפלזמה, ואינו נקשר ומתנקה בקלות על ידי חלבון קושר IGF (IGFBP). בנוסף, R3 IGF-I הארוך שונה גם על ידי הוספת 13 רצפי חומצות אמינו (כולל Arg-Lys-Glu-Gly-Ser) בקצה ה-C, החדרת קשרים דיסולפידים ומבנים סליליים וכו', כך שהוא בעל פעילות ביולוגית גבוהה יותר ופוטנציאל ליישום פרמצבטי.
במהלך המחקר והפיתוח של R3 IGF-I הארוך, כמה חוקרים ניסו גם לשפר את יעילות הביטוי ואת עלות הייצור שלו באמצעות טכנולוגיה מהונדסת ואמצעים אחרים. לדוגמא, ארוך R3 IGF-I הובע על ידי מערכות מיקרוביאליות כמו Escherichia coli ושמרים, וטיהרו והופרדו על ידי טיפול בחומצה, כרומטוגרפיה נגד זרם וטכנולוגיות נוספות, ולבסוף התקבל מוצר ארוך R3 IGF-I בטוהר גבוה.
במהלך תהליך המחקר הארוך, על פי המבנה המיוחד של LONG R3 IGF-I, שהיא מולקולת פוליפפטיד הדומה במבנה ל-IGF-I האנדוגני ובעלת 13 חומצות אמינו נוספות, נחקרו שיטות סינתטיות שונות לייצור. תהליך ההכנה של ארוך R3 IGF-I כולל בעיקר את השיטות הבאות:
1. שיטת סינתזה כימית:
סינתזה כימית היא אחת השיטות הנפוצות ביותר להכנת R3 IGF-I ארוך. הסינתזה הכימית של R3 IGF-I הארוכה בוצעה על סמך רצף חומצות האמינו הידוע של IGF-I, ונוספו 13 רצפי חומצות אמינו נוספים בקצה ה-N של R3 IGF-I הארוך. סינתזה דורשת שימוש במספר קבוצות הגנה כדי להבטיח סלקטיביות של חומצות אמינו ויעילות תגובה. בדרך כלל, מקטע הפפטיד המוגן של חומצת האמינו היעד מוכן תחילה על ידי סינתזה בשלב מוצק, ולאחר מכן מורכב למולקולת R3 IGF-I ארוכה על ידי סינתזה של שלב נוזלי.
2. חוק הביוטכנולוגיה:
שיטת הביוטכנולוגיה משתמשת בעיקר בתאים מהונדסים לביטוי חלבונים רקומביננטיים, ומבטאת LONG R3 IGF-I על ידי שינוי רצפי גנים ווקטורי ביטוי. בשיטה זו ניתן להחדיר את הגן LONG R3 IGF-I לתא המארח לצורך ביטוי באמצעות טכנולוגיית רקומבינציה של גנים, וקטור lentiviral, וקטור פלסמיד וכדומה. שיטה זו יכולה לייצר כמות גדולה של LONG R3 IGF-I, ויכולה גם לייעל את הביטוי והאפקט הטיהור שלה על ידי שינוי רצף האותות הוקטור וההפרשה.
3. שיטה אנזימטית:
השיטה האנזימטית משתמשת בעיקר באנזימים ספציפיים כמו פפסין ואנזים שריר צדפה על מנת לבקע את החלבון המבשר הארוך R3 IGF-I לקבלת המונומר LONG R3 IGF-I, תוך הימנעות מתוצרי לוואי מיותרים. בשיטה זו יש להשיג תחילה את המטריצה המכילה את חלבון הקדם R3 IGF-I הארוך, ולאחר מכן להגיב בטמפרטורה מתאימה על ידי הוספת אנזימים ובקרת pH וכו', כדי לקבל לבסוף את חומר המטרה LONG R3 IGF-I.
4. שיטת שינוי חלבון:
שיטת שינוי החלבון משתמשת בעיקר ב-IGF-I האנדוגני המסונתז כדי לשנות אותו כדי להשיג את ההשפעה של IGF-I ארוך R3. בשיטה זו, ה-N-טרמינל של IGF-I אנדוגני מוכנס בדרך כלל ל-13 רצפים ספציפיים כדי לגרום לו להשפעה של IGF-I ארוך R3. בנוסף, ניתן לשפר עוד יותר את הפעילות הביולוגית ואת זמן מחצית החיים של R3 IGF-I הארוך על ידי שינוי הקבוצה ה-C-טרמינלית.
לסיכום, שיטות הסינתזה של R3 IGF-I הארוך כוללות סינתזה כימית, ביוטכנולוגיה, שינוי אנזימטי וחלבונים, ולכל שיטה יש את היתרונות, החסרונות והיקף היישום שלה. עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית סינתזה כימית, טכנולוגיית הנדסה גנטית ותחומים נוספים, גם טכנולוגיית ההכנה של הארוך R3 IGF-I תשתפר ותשתפר עוד יותר.