Le piattaforme europee per la produzione di proteine
Il progetto PCUBE (“Infrastructure for protein production platforms”), finanziato dall’UE, ha lavorato sullo sviluppo, il miglioramento e la standardizzazione della produzione di proteine e sulle tecnologie di screening e di cristallizzazione. I risultati ottenuti dai componenti del team PCUBE sono stati lusinghieri. Per realizzare la produzione ad alto rendimento, hanno sviluppato protocolli di automazione adatti ai robot e hanno ottimizzato e standardizzato i metodi di biologia molecolare per la selezione delle proteine e la caratterizzazione 3D, oltre che per la purificazione del DNA necessaria per migliorarne la qualità. Tra le altre aree di lavoro vi è stata l’ottimizzazione delle tecniche di microscopia ottica e la creazione di sistemi efficienti di espressione delle proteine nelle cellule procariotiche, degli insetti e dei mammiferi. Il TNA è stato concesso a 384 scienziati e ai relativi progetti, presentati da 30 diversi paesi europei. In parallelo, sono stati organizzati 10 eventi di formazione dedicati ai metodi di produzione, purificazione, espressione, caratterizzazione e cristallizzazione delle proteine e alle relative tecnologie di ingegnerizzazione. La produzione in grande quantità di proteine di alta qualità è ora possibile tramite sistemi quali il MultiBac, che utilizza un baculovirus per riprogrammare le colture cellulari degli insetti ed è innocuo. Il team lo ha ottimizzato per produrre grandi quantità di specifici complessi multiproteici. Molti scienziati europei hanno avuto accesso a questa tecnologia brevettata tramite il TNA del progetto PCUBE per produrre le proteine desiderate. L’ingegnerizzazione di SweetBac, ad esempio, ha svelato nuove potenzialità nel settore della produzione di anticorpi. Grazie ai finanziamenti ottenuti, il consorzio PCUBE ha automatizzato lo screening di un complesso proteico, sviluppando così la tecnologia CoESPRIT, impiegata dagli utenti del TNA per ottimizzare ulteriormente la clonazione ad alto rendimento. PCUBE ha anche finanziato l’automazione per la selezione e produzione efficiente di proteine DARPins (designed ankyrin repeat proteins). Il team ha sviluppato vari leganti per target proteici specifici utilizzando la tecnologia DARPin e li hanno distribuiti agli utenti TNA per le loro attività di ricerca. Il progetto ha permesso di eseguire il monitoraggio in vivo delle cellule viventi e delle interazioni continue delle proteine, grazie a tecniche come la spettroscopia di correlazione a fluorescenza e la microscopia di determinazione della posizione spettrale. Sono state sviluppate tecnologie economiche ad alte prestazioni, che sono solide e accurate, per la cristallizzazione delle proteine e diffrazione a raggi X in sito. Il progetto PCUBE è riuscito a conseguire importanti innovazioni tecnologiche, stabilendo dei punti di riferimento nella biologia strutturale e nel TNA relativo a strumentazioni ad alta precisione tramite attività di ricerca congiunte. Oltre alla ricerca di base, le applicazioni delle tecnologie PCUBE includono ambiti quali sicurezza alimentare, protezione dell’ambiente, biomedicina, energie verdi e biosensori.
Parole chiave
Produzione di proteine, biologia strutturale, alta produttività, tecnologie di cristallizzazione