Mi alapján célszerű kiválasztani egy adott fajt valamilyen géntermék termeltetése céljából? (Biofarming)

Az az előállítandó molekula tulajdonságaitól és a termeléshez használandó organizmus biokémiájától függ, hogy melyik anyagot mivel érdemes előállítani. Az is lehet, hogy nem találják meg a legtökéletesebb organizmust, de találnak egyet, amivel elfogadhatóan működik, és annál maradnak.

Ha egy molekula viszonylag kicsi (és nincsen tele kiralitáscentrumokkal), akkor sokszor a legegyszerűbb és a legolcsóbb megoldás kémiai úton előállítani, akkor is ha van olyen élőlény, ami elő tudja állítani. Vannak olyan kismolekulák is, amik a sejtekben természetesen előfordulnak, ilyenkor keresnek olyan mikroorganizmusokat, amik ezeket vagy alapból nagyobb mennyiségben termelik, vagy genetikailag könnyen módosíthatóak úgy, hogy felhalmozódjanak bennük ezek az anyagok (pl. kiütik azt a gént, ami az adott molekulát átalakítaná valami mássá). Pl. citromsavat elő lehet állítani egy penészgombával, acetont és aminosavakat baktériumokkal.

Ha nagyobb, bonyolultabb molekuláról van szó, és nem éri meg a kémiai szintézis, akkor lehet izolálni abból fajból, amiben alapból benne van (pl. a morfin a mákból), vagy át lehet ültetni a szükséges géneket egy olyan organizmusba, amit könnyebb ipari mennyiségben növeszteni. Minél kevésbé rokon a másik faj, annál nagyobb génsebészeti erőfeszítést igényel a gének átültetése, de megoldható egyáltalán nem rokonoknál is, pl. növényből baktériumba. Ha egy kis molekulát akarsz egy idegen előlényben előálltani, át kell ültetned az összes gént, ami az összes fehérjét kódolja, amik együtt előállítják azt a molekulát. És az összes fehérjének aktívnak kell lenni az idegen sejtben, és egymáshoz képest megfelelő mennyiségben kell jelen lenniük, különben lehet, hogy egy köztitermék halmozódik fel. Ez nem könnyű feladat, könnyen lehet, hogy egy soklépéses kémiai reakció egyszerűbb.

Olyat is lehet csinálni, hogy a molekula bonyolultabb alapvázát állítod elő biotechnologiai úton, és utána kémiai úton tovább módosítod ahogy szeretnéd. Például a szteroidváz a fogamzásgátlókba, penicillin a penicillin-származékokhoz, vagy dezacetil-bakkatin a taxolhoz (egyébként taxolt közvetlenül egy tiszfából származó sejtvonallal is elő lehet állítani gazdaságosan).

A fehérjék esetén (pl. az említett inzulin és az enzimek) sokszor kicsit bonyolultabb a helyzet. Sok fehérjét nagyon jól elő lehet állítani baktériumokban, de néha nem megy. Egyébként fehérjék esetén a génsebészkedés nem is szokott túl bonyolult lenni. Egy fehérjét egy gén kódol, az általában elég, de lehet hogy esetleg még kell még egy-két másik gén segítségnek (pl. egy dajkafehérje, ami segít stabilizálni).

Viszont bizonyos fehérjék nem állíthatóak elő baktériumokban (általában azok, amelyiken cukorláncok is lógnak), ilyenkor valamilyen eukarióta sejthez kell nyúlni. Ha szerencséd van, működik gombában (pl. élesztő- vagy penészgomba), ez azért szerencse, mert velük viszonylag könnyű bánni, nem kell nekik bonyolult táptalaj és gyorsan nőnek. De sajnos van, hogy a gombák se elég ügyesek, és ilyenkor valamilyen sejtvonal kell, pl. rovarsejtek, vagy a nagy kedvenc, a kínai hörcsög petefészek sejtvonal (ez egy emlős sejtvonal, szóval elég közel van az emberhez, és viszonylag gyorsan nő és sok fehérjét gyárt; biztos csak véletlenül akadtak rá).

Hogy melyik anyagot hogyan érdemes előállítani, az attól függ, hogy mi éri meg a legjobban anyagilag. Nem biztos, hogy van egyértelmű megoldás, minden módszernek vannak előnyei és hátrányai. Van olyan, hogy két különböző cég két teljesen különböző módszert használ.

A baktériumoknak az az előnyük, hogy nagyon gyorsan nőnek, viszonylag igénytelenek, könnyű őket genetikailag módosítani, elég nekik valami olcsó táptalaj, és baromi nagy mennyiségben tudnak fehérjéket előállítani. Az ember nem szívesen nyúl alig ismert organizmusokhoz, ha nem muszáj. Azért érdemes sokszor (főleg fehérjék esetén) E. colival dolgozni, mert azt már nagyon jól ismerjük, vannak jól működő génsebészeti módszerek. De ha mindig ezzel próbálkozunk, akkor még jobban fogjuk ismerni, szóval ez egy kicsit ördögi kör is. Az is hasznos, hogy van egy csomó fajta módosított változata, amik pl. fehérjék előállítására lettek optimalizálva. Azt nem tudom, hogy anno miért pont erre a baktériumra esett a választás, biztos vannak más bacik is, amik megfelelnének a célra. Az biztos szerepet játszott benne, hogy jó gyorsan nő, ami fontos szempont az iparban. Azért vannak más baktériumok is, amiket használnak az iparban, pl. Corynebacterium glutamicum vagy Clostridium butyricum. Az is fontos szempont, hogy az előállított anyag ne legyen az előállító sejt számára mérgező, pl. egy antibiotikumot nem jó ötlet baktériumokban előállítani.

A gombáknak hasonló előnyeik vannak, mint a baciknak, de ők bonyolutabb élőlények, ezért kicsit lassabban nőnek, a génsebészkedés is bonyolultabb lehet és van hogy olyan dolgokat csinálnak a fehérjéddel, amiket nem szeretnél.

A sejtvonalak hátránya, hogy lassan nőnek, általában a baktériumokhoz képest sokkal kevesebb fehérjét termelnek és nagyon érzékenyek. Nagyon összetett és drága táptalajra van szükségük. Csak akkor dolgozik velük az ember, ha máshogy nem megy.