خالص‌سازی پروتئین های دارویی، فرآیندی حیاتی در تولید داروهای بیولوژیک و پروتئینی است که هدف آن جدا کردن پروتئین موردنظر از سایر مواد موجود در نمونه است تا بتوان از آن در مصارف پزشکی و تحقیقاتی استفاده کرد. در ادامه، به طور کامل فرآیندها و روش‌های خالص‌سازی پروتئین های با خاصیت دارویی نظیر پروتئین‌ها، آنزیم‌ها، آنتی‌باد‌ها و پپتیدها توضیح داده می‌شود:
- مراحل اولیه جمع‌آوری و آماده‌سازی نمونه:
الف. استخراج: نمونه‌های زیستی مانند خون، بافت، یا محیط کشت می‌توانند منبع پروتئین های دارویی باشند.
ب. همگن‌سازی: نمونه‌ها به منظور افزایش بهره‌وری فرآیندهای بعدی، همگن می‌شوند، معمولاً با استفاده از ابزارهای مکانیکی یا انجماد و ذوب کردن.
- لیز کردن سلول‌ها و آزادسازی پروتئین‌ها:
– در صورت وجود سلول‌های زنده، باید سلول‌ها شکسته شوند تا پروتئین ها آزاد شوند. این کار را می‌توان با استفاده از روش‌هایی مانند:
– شکست مکانیکی (مانند شکافتن یا سایش)
– لیز کردن با امواج فراصوت
– لیز کردن شیمیایی با استفاده از مواد شیمیایی خاص
– لیز کردن با انجماد و ذوب مکرر
- جداسازی اولیه:
– پس از آزادسازی، نمونه حاوی پروتئین های مختلف است، بنابراین باید از روش‌هایی برای جداسازی بر اساس ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی استفاده شود:
– سانتریفیوژ: جداسازی ذرات معلق و سلول‌های باقی‌مانده
– فیلتراسیون و اولترافیلتراسیون: حذف مواد بزرگ و تنظیم غلظت
الف. کروماتوگرافی بر اساس ویژگی‌های خاص:
– کروماتوگرافی ژل-فیلتراسیون یا طرد اندازه ( Gel Filtration or Size Exclusion): جداسازی بر اساس وزن مولکولی
– کروماتوگرافی تعویض یونی (Ion Exchange): جداسازی بر اساس بار الکتریکی پروتئین ها
– کروماتوگرافی پیوند سطحی (Affinity Chromatography): بهره‌برداری از ویژگی‌های خاص، مانند اتصال آنتی‌بادی‌ها به آنتی‌ژن‌های خاص
– کروماتوگرافی هیدروپاتیک (Hydrophobic Interaction Chromatography): جداسازی بر اساس خصوصیات هیدروفوبیک
ب. تکنیک‌های افزودنی:
– الکل‌ها، نمک‌ها و مواد کمکی دیگر برای بهبود جداسازی و تثبیت پروتئین ها
- تأیید خالص بودن:
– بررسی کیفیت پروتئین ها با تکنیک‌هایی مانند:
– الکتروفورز SDS-PAGE
– کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (HPLC)
– طیف‌سنجی UV و سایر روش‌های تحلیلی
- تثبیت و نگهداری:
– پروتئین های خالص باید در شرایط مناسب (دما، pH، نمک و مواد نگهدارنده) نگهداری شوند تا فعالیت بیولوژیکی خود را حفظ کنند.
اهمیت و چالش‌ها:
– حفظ فعالیت بیولوژیکی: در فرآیندهای خالص‌سازی باید از کاهش فعالیت، تغییر ساختار سه‌بعدی و تخریب پروتئین جلوگیری شود.
– تولید انبوه و مقیاس‌پذیری: فرآیندهای خالص‌سازی باید قابل توسعه برای تولید انبوه باشند.
– خلوص بالا: برای کاربردهای دارویی، پروتئین موردنظر باید بسیار خالص باشد تا ایمنی و اثربخشی تضمین شود.
– تطابق با استانداردهای GMP: فرآیندهای تولید باید مطابق با استانداردهای تولید داروهای بیولوژیک باشد.
در نتیجه، خالص‌سازی پروتئین های دارویی یک فرآیند چندمرحله‌ای است که نیازمند دانش فنی، تجهیزات مناسب و کنترل دقیق شرایط است تا بتوان پروتئین‌هایی با خلوص و فعالیت بالا تولید کرد و برای مصارف درمانی یا تحقیقاتی مورد استفاده قرار داد.