Garš R3 IGF-I(saite:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/peptide/long-r3-}igf-i-cas-143045-27-6.html) ir sintētiska polipeptīda molekula, kuras atklāšanas vēsture aizsākās 1970. gados. Tajā laikā pētnieki sāka pievērst uzmanību endogēnā insulīnam līdzīgā augšanas faktora-I (IGF-I) svarīgajai lomai augšanas un vielmaiņas kontrolē un mēģināja izveidot molekulāro struktūru, kas līdzīga IGF-I, bet vairāk bioloģiski un farmaceitiski. Jauna tipa peptīdu molekula ar pielietojuma vērtību.
1. IGF-I atklāšana un izpēte:
1950. gadu sākumā pētnieki sāka pētīt insulīnam līdzīgu augšanas faktoru esamību un darbību. Sešdesmitajos gados dažas pētniecības organizācijas no dzīvnieku seruma izolēja jauna veida proteīnu ar šūnu proliferāciju un augšanu veicinošu aktivitāti, ko sauc par augšanas hormonu (GH). Vēlāk pētnieki atklāja citu proteīnu, kas ir cieši saistīts ar GH no dzīvnieku seruma un citiem audiem, ko sauc par IGF-I.
IGF-I ir mazmolekulārs proteīns, kas sastāv no 70 aminoskābju atlikumiem, un tā struktūra ir līdzīga cilvēka insulīnam. IGF-I galvenokārt sintezē aknas, kas ir cieši saistītas ar GH fizioloģisko iedarbību, un tas var regulēt šūnu proliferāciju, diferenciāciju un metabolismu, mijiedarbojoties starp saviem receptoriem un insulīnam līdzīgā augšanas faktora receptoru (IGF-IR).
1970. gados, kad padziļinājās IGF-I pētījumi, pētnieki sāka izpētīt tā molekulāro struktūru un bioloģiskās īpašības un mēģināja izstrādāt vērtīgāku IGF-I analogo molekulu.
2. Garā R3 IGF-I atklāšana un izpēte:
No 1970. gadu beigām līdz 80. gadu sākumam daži pētnieki sāka modificēt IGF-I N-gala secību un izstrādāja IGF-I analogu ar stabilāku molekulāro struktūru un vieglāku sintēzi un lietošanu. Pamatojoties uz to, piedzima garš R3 IGF-I.
Long R3 IGF-I izmanto arabinozil-Ala-Pro-Ala (Apa), lai aizstātu endogēnā IGF-I Gln-Pro-Arg-Gly sekvenci, kā rezultātā plazmā ir ilgāks pussabrukšanas periods, un tas nav viegli saistīts un attīrīts IGF saistošais proteīns (IGFBP). Turklāt garais R3 IGF-I tika arī modificēts, pievienojot 13 aminoskābju sekvences (ieskaitot Arg-Lys-Glu-Gly-Ser) C-galā, ieviešot disulfīda saites un spirālveida struktūras utt. ir augstāka bioloģiskā aktivitāte un farmaceitiskā pielietojuma potenciāls.
Garā R3 IGF-I izpētes un izstrādes laikā daži pētnieki arī mēģināja uzlabot tā izteiksmes efektivitāti un ražošanas izmaksas, izmantojot transgēnu tehnoloģiju un citus līdzekļus. Piemēram, garo R3 IGF-I ekspresēja mikrobu sistēmas, piemēram, Escherichia coli un raugs, un attīrīja un atdalīja ar skābes apstrādi, pretstrāvas hromatogrāfiju un citām tehnoloģijām, un visbeidzot tika iegūts augstas tīrības pakāpes garš R3 IGF-I produkts.
Ilgā izpētes procesā pēc LONG R3 IGF-I īpašās struktūras, kas ir polipeptīda molekula, kas pēc uzbūves līdzīga endogēnajam IGF-I un kurā ir papildus 13 aminoskābes, ir pētītas dažādas sintētiskās metodes ražošanai. Garā R3 IGF-I sagatavošanas procesā galvenokārt ir šādas metodes:
1. Ķīmiskās sintēzes metode:
Ķīmiskā sintēze ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm gara R3 IGF-I sagatavošanai. Garā R3 IGF-I ķīmiskā sintēze tika veikta, pamatojoties uz zināmo IGF-I aminoskābju secību, un garā R3 IGF-I N-galā tika pievienotas papildu 13 aminoskābju sekvences. Sintēzei ir jāizmanto vairākas aizsarggrupas, lai nodrošinātu aminoskābju selektivitāti un reakcijas efektivitāti. Parasti mērķa aminoskābes aizsargāto peptīdu segmentu vispirms sagatavo ar cietās fāzes sintēzi un pēc tam saliek garā R3 IGF-I molekulā ar šķidrās fāzes sintēzi.
2. Biotehnoloģijas likums:
Biotehnoloģijas metode galvenokārt izmanto inženierijas šūnas, lai ekspresētu rekombinantos proteīnus, un ekspresē LONG R3 IGF-I, mainot gēnu sekvences un ekspresijas vektorus. Šajā metodē LONG R3 IGF-I gēnu var ievadīt saimniekšūnā ekspresijai, izmantojot gēnu rekombinācijas tehnoloģiju, lentivīrusu vektoru, plazmīda vektoru un tamlīdzīgi. Šī metode var radīt lielu daudzumu LONG R3 IGF-I, kā arī var optimizēt tā ekspresiju un attīrīšanas efektu, mainot vektoru un sekrēcijas signālu secību.
3. Enzīmu metode:
Enzīmu metodē galvenokārt tiek izmantoti specifiski enzīmi, piemēram, pepsīns un gliemeņu muskuļu enzīms, lai šķeltu garo R3 IGF-I prekursoru proteīnu, lai iegūtu LONG R3 IGF-I monomēru, vienlaikus izvairoties no nevajadzīgiem blakusproduktiem. Izmantojot šo metodi, vispirms ir jāiegūst matrica, kas satur garo R3 IGF-I prekursora proteīnu, un pēc tam jāreaģē atbilstošā temperatūrā, pievienojot fermentus un pH kontroli utt., lai beidzot iegūtu mērķa vielu LONG R3 IGF-I.
4. Olbaltumvielu modifikācijas metode:
Olbaltumvielu modifikācijas metode galvenokārt izmanto sintezēto endogēno IGF-I, lai to modificētu, lai panāktu garā R3 IGF-I efektu. Izmantojot šo metodi, endogēnā IGF-I N-galu parasti ievada 13 specifiskās sekvencēs, lai panāktu garā R3 IGF-I efektu. Turklāt garā R3 IGF-I bioloģisko aktivitāti un pussabrukšanas periodu var vēl vairāk uzlabot, mainot C-gala grupu.
Rezumējot, garā R3 IGF-I sintēzes metodes ietver ķīmisko sintēzi, biotehnoloģiju, enzīmu un olbaltumvielu modifikāciju, un katrai metodei ir savas priekšrocības, trūkumi un pielietojuma apjoms. Nepārtraukti attīstot ķīmiskās sintēzes tehnoloģiju, gēnu inženierijas tehnoloģiju un citas jomas, tiks turpināta arī garā R3 IGF-I sagatavošanas tehnoloģija.