Masterprijs voor Paulien Verstraete
Op de proclamatie van september, die door corona-omstandigheden live gestreamd werd, vernam Paulien Verstraete dat zij dit academiejaar de prijs voor de beste masterstudent in de biochemie en biotechnologie van PDL en Chemici Leuven in ontvangst mag nemen. Naast eeuwige roem, levert haar dat ook de leuke som van €250 op. We vroegen Paulien om haar thesisonderzoek toe te lichten.
Gebruik van een ribosomale mutatie voor de verhoging van recombinante eiwitproductie in zoogdiercellen
In de hedendaagse geneeskunde worden er al maar meer medicijnen gebruikt die recombinant aangemaakt worden, zoals monoklonale antilichamen of hormonen. De productie van dergelijke recombinante eiwitten is echter heel duur. Eerder ontdekte mijn gastlab, het Laboratorium voor Ziektemechanismen in Kanker, een mutatie in een ribosoom die voorkomt bij 8% van de kinderen met T-celleukemie. Daarbij is het arginineresidu op positie 98 van het ribosomale eiwit RPL10 gemuteerd tot een serineresidu (R98S, zie figuur).
Figuur: Het ribosomale eiwit RPL10. (A) RPL10 als component van de grote subeenheid van het ribosoom. (B) RPL10 met de R98S-mutatie aangeduid in het rood.
Bij de expressie van die ribosomale mutatie in lymfoïde cellijnen, steeg de algemene eiwitproductie door het ribosoom en ook de betrouwbaarheid van translatie. Bovendien daalde de afbraak van eiwitten in de cel door verminderde proteasoomactiviteit. Op basis van die gunstige eigenschappen werd voorspeld dat de R98S-mutatie in RPL10 gebruikt kan worden om de recombinante eiwitproductie te verhogen in een industriële context en zo de productiekosten van recombinante eiwitten te verlagen.
De R98S-mutatie werd dan geïntroduceerd in twee zoogdiercellijnen die vaak in de industrie gebruikt worden: CHO-K1 en HEK293-T. Bij de groei van de HEK293-T-cellen onder de juiste cultuurcondities werd een verhoogde productie van villine en andere eiwitten, waaronder de weefselplasminogeenactivator, waargenomen. Daarnaast bleken cellen met de ribosomale mutatie resistenter tegen de toxiciteit van villine dan normale cellen.
Aangezien meer dan 80% van alle monoklonale antilichamen worden geproduceerd in CHO-cellen, was het doel van mijn masterthesis om een Rpl10 R98S-knock-in-model te genereren in CHO-cellen en de eiwitproductie ervan te analyseren. Na optimalisatie van zes verschillende transfectiemethodes, werden vijf mutante klonen verkregen. In de mutante CHO-cellen werd geen significant verhoogde stabiele of tijdelijke expressie van twee klinisch gebruikte monoklonale antilichamen waargenomen. Dat bleek wel het geval voor een reportereiwit in mutante cellen met stabiele expressie. Wanneer de cellen zich vervolgens aanpasten aan een ander cultuurmedium, werden hogere groeisnelheden bekomen, ondanks het proliferatiedefect van de mutante cellijnen. Toch zagen we geen productievoordeel voor de monoklonale antilichamen of het reportereiwit in de mutante cellijnen. Het productievoordeel van de mutatie lijkt dus sterk af te hangen van de celkweekcondities, het celtype en het recombinante eiwit dat tot expressie wordt gebracht. Verder onderzoek naar hoe die factoren het productiefenotype van cellen met de R98S-mutatie in RPL10 beïnvloeden, zal nieuwe inzichten geven in de verdere gebruik van de mutatie in de industrie.
Paulien Verstraete
