اصول، تکنیک ها و کاربردهای جداسازی و خالص سازی پروتئین: یک نگاه جامع

جداسازی و خالص سازی پروتئین ها مراحل حیاتی پس از فرآیند تخمیر در تولید محصولات بیوتکنولوژی، به ویژه پروتئین های دارویی نوترکیب، محسوب می شوند. هدف اصلی این فرآیندها، دستیابی به ماده فعال دارویی با درصد خلوص بالا و حذف ناخالصی های مختلف است که می تواند هزینه های قابل توجهی را به همراه داشته باشد. فرآیند خالص سازی معمولا شامل سه مرحله اصلی است: جداسازی اولیه سلول ها از محیط کشت، تغلیظ برای کاهش حجم و حذف ناخالصی های درشت، و خالص سازی نهایی (Polishing) برای جداسازی پروتئین هدف از ناخالصی هایی با خواص بسیار مشابه مانند پروتئین های سلول میزبان (HCPs)، DNA، اندوتوکسین ها، واریانت های محصول (مانند فرم های تخریب شده، لخته ها یا الگوهای گلیکوزیلاسیون متفاوت) و آلودگی های میکروبی یا ویروسی. مدیریت بهره فرآیند در هر مرحله برای به حداقل رساندن تلفات محصول ضروری است. چالش ویژه ای در بازیابی پروتئین های بیان شده به صورت غیرترشحی و تجمع یافته در اجسام الحاقی (Inclusion Bodies) در سیستم های باکتریایی وجود دارد؛ این مسیر نیازمند شکست سلولی، جداسازی و شستشوی اجسام الحاقی، حل کردن توده های پروتئینی نامحلول (معمولا با عوامل واسرشته کننده قوی) و سپس بازتاخوردگی (Refolding) پروتئین به ساختار فضایی فعال بیولوژیکی اش است. روش های مختلفی برای بازتاخوردگی مانند رقیق سازی، دیالیز، کروماتوگرافی و استفاده از فشار هیدرواستاتیکی بالا، اغلب با کمک افزودنی هایی برای بهبود بازده و جلوگیری از تجمع مجدد، به کار گرفته می شوند. مرحله نهایی خالص سازی عمدتا بر پایه تکنیک های کروماتوگرافی استوار است که شامل کروماتوگرافی تعویض یونی، تمایلی، برهمکنش آبگریز و اندازه طردی می شود. این روش ها بر اساس تفاوت در خواص فیزیکوشیمیایی (مانند بار، تمایل اتصال ویژه، آبگریزی و اندازه) پروتئین هدف و ناخالصی های باقی مانده، امکان جداسازی دقیق و دستیابی به محصول نهایی با خلوص مورد نظر برای فرمولاسیون را فراهم می کنند.

کلیدواژه ها:

جداسازی پروتئین ، خالص سازی پروتئین ، پروتئین نوترکیب