Genetic and Process Engineering for the Recombinant Production of Therapeutic Proteins for the Treatment of CNS Disorders

La produzione ricombinante di proteine terapeutiche rappresenta un'area cruciale nella ricerca biomedica, specialmente per il trattamento di disordini del sistema nervoso centrale (SNC). I disordini neurologici, come il morbo di Alzheimer e la sindrome di Rett, sono tra le principali cause di disabilità a livello globale. Nonostante l'aumento delle aspettative di vita, l'industria farmaceutica ha faticato a sviluppare soluzioni efficaci per queste patologie. Solo l'8.4% dei farmaci neurologici ha ricevuto approvazione dall'FDA tra il 2006 e il 2015. Questo tasso di successo è influenzato da una valutazione inefficace delle potenzialità dei composti in fase preclinica. Le proteine umane utilizzate in terapie sostitutive mostrano una maggiore probabilità di approvazione, grazie alla loro familiarità e al loro meccanismo d'azione ben definito. Le fasi critiche di sviluppo includono la produzione e la formulazione finale, che richiedono attenzione particolare a causa della delicatezza delle molecole coinvolte.

La tossina CNF1 (Cytotoxic Necrotizing Factor 1) è un esempio di proteina terapeutica con potenziali applicazioni nel trattamento di disordini neurologici. Secreta da ceppi patogeni di Escherichia coli, CNF1 interagisce con recettori di membrana e viene internalizzata nelle cellule, dove catalizza reazioni che alterano i livelli di Rho GTPasi, influenzando processi cellulari critici. La sua applicazione terapeutica è stata proposta per malattie come l'Alzheimer e il Parkinson. Tuttavia, la mancanza di studi preclinici robusti limita la validazione clinica di CNF1. È fondamentale garantire che il bioprodotto raggiunga standard accettabili di resa, purezza e stabilità. Le attuali metodologie di espressione e purificazione di CNF1 presentano sfide significative, inclusa la contaminazione da proteine estranee, che devono essere affrontate per migliorare l'efficacia della produzione.

La produzione ricombinante di proteine in Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125 rappresenta un approccio innovativo per ottenere proteine umane coinvolte nello sviluppo cerebrale. Questa specie batterica esotica offre vantaggi unici, come la capacità di esprimere proteine complesse in condizioni ambientali variabili. L'analisi della proteina Variant B, fondamentale per lo sviluppo cerebrale, evidenzia l'importanza di esplorare organismi alternativi per la produzione di biomolecole. L'ottimizzazione dei protocolli di espressione e purificazione è essenziale per garantire che le proteine prodotte siano funzionali e pronte per applicazioni terapeutiche. La ricerca in questo campo potrebbe portare a nuove terapie per disordini neurologici, contribuendo a migliorare la qualità della vita dei pazienti.