Farmaceutische biotechnologie (samenvatting + voorbeeldvragen met oplossingen)

FARMACEUTISCHE BIOTECHNOLOGIE
Hoofdstuk 1: Inleiding
Biotechnologie
= gebruik van levende organismen (of hun producten) om een bepaald product te maken of
probleem op te lossen voor de mens
- Gebruiken / misbruiken / passen natuur aan om iets nuttigs voor onszelf eruit te halen
- Voorbeelden?
 Selectief kweken / fokken bv. Mais (groter door selectief te oogsten en zaaien)
 Fermentatie bv. Kaas en bier (gebruik van gisten bij voedingsproducten)
 Antibiotica (Fleming: ontdekking penicilline uit schimmel)
 Vaccinatie (pokken mbv etter besmette koe)
 Hedendaagse vb: kloneren, GGOs, CRISPR-Cas, …


Eerste biologische geneesmiddelen
Insuline
= eerste biotechnologische geneesmiddel, stimuleert opname van glucose, door B-cellen in
pancreas geproduceerd, ter behandeling van type I diabetes
- Prognose vroeger heel slecht
- Onderzoek met hond => pancreas koe en varken => insuline opzuiveren
 Lichaamsvreemd => antilichamen ertegen gevormd, na tijdje verlies werking
- Productie in bacterie na ontdekking en synthese van DNA sequentie => succesvol
Humaan groeihormoon
= gesecreteerd door hypofyse, regelt groei tijdens kindertijd en gebruikt voor behandeling
dwerggroei, uit menselijke lijken gehaald
- Vele kinderen hiermee behandeld
- 10-tallen jaren later prionziekte nl. Creutzfeld-Jakob
 Geen behandeling en snelle degeneratie hersenen
 Verboden door FDA => alternatief nodig
- Recombinante DNA technologie:
 Humaan groeihormoon recombinant aangemaakt in micro-organismen
 2de biotechnologisch GM op de markt

,Biotech vs klassieke farmaceutisch bedrijf
Farmaceutische bedrijven
- GM-ontwikkeling: chemische synthese of zuivering verbindingen
- Gebruikt geen levende organismen om een product te kweken of produceren
- Klassieke small molecules
Biotech bedrijf
- GM-ontwikkeling mbv levende organismen
- Ook producten die geen medicijnen zijn bv. Diagnostische tools, ELISA


Conventionele (chemische) vs biologische GM




Tijdslijn: belangrijke ontdekkingen in biotechnologie

ONTDEKKING OF INNOVATIE
1590 Microscoop
1663 Ontdekking cel
1675 Ontdekking bacterie
1796 Eerste vaccin (small pox vaccin)
1838 Ontdekking eiwitten
1855 Ontdekking Escherichia coli bacterie
1865 Regels over hoe eigenschappen tussen generaties worden doorgegeven
1919 Woord biotechnologie voor het eerst gepubliceerd (in druk gebruikt)
1922 Insuline als behandeling diabetes
1928 Fleming ontdekt penicilline als antibioticum
1941 Nieuwe term: genetic engineering: techniek waarbij stukje genetisch materiaal
overgebracht van een organisme naar een andere

, 1953 Dubbele Helix structuur van DNA (Watson & Crick)
1961 Ontdekking mRNA
1968 Ontdekking genetische codes van de 20 aminozuren
1970 Ontdekking restrictie enzymes (die bacterie gebruiken om zich te beschermen
tegen virussen)
1973 Recombinante DNA technologie
1977 E. Coli gebruikt om insuline te produceren
1982 Goedkeuring recombinant insuline voor humaan gebruik
1986 Goedkeuring eerste antilichaam geneesmiddel
1989 Ontdekking defectieve gen bij cystisch fibrose; link specifieke genen aan
aandoeningen
1990 The Human Genome Project: 20-25000 humane genen geïdentificeerd
1997 Dolly the sheep, eerste gekloneerde zoogdier
2003 The Human Genome Project: compleet genoom mens geïdentificeerd


Centrale dogma
- Basis
 Nucleotide (pentose/fosfaat/N-houdende base)
 Purines: Adenine (A) Guanine (G)
 Pyrimidines: Thymine (T) Cytosine (C) Uracil (U)
 Sense/plus/non-template/coding vs
anti-sense/minus/template/non-coding
 Gen/genoom/chromosomen
 Dubbele helix/histonen/chromatine/selenoide = 6 nucleosomen
/chromatide/centromeer
- Replicatie – Transcriptie – Translatie
 5’ —> 3’ (richting DNA/RNA synthese en overschrijving mRNA)
 Replicatie: topoisomerasen/ helicase/ SSB proteins/ RNA primers (primase)/ DNA
polymerase / Okazaki fragmenten/ ligase/ replicatie vorken/ origins of replication
 Transcriptie: RNA polymerase/ promotor- of consensus nucleotidesequentie/
terminator sequentie/ mRNA (poly A staart; 5’ cap)/ RNA splicing (exonen/
intronen)/ splicosoom
 Translatie: genetische code/ codon/ tRNA/ start- (AUG) en stopcodon/ A, P en E-site/
peptidyltransferase/ N- => C-terminus/ Nonsense, missense, stille, frameshift
mutatie/ 5’ UTR/ RBS (bacterien: Shine Dalgarno box; gewervelde: Kozak box)/
leesraam

, Hoofdstuk 2: Manipuleren van DNA
Transformeren vs transfecteren
DNA in gastheercel brengen
- Transformeren: GHC = bacterie/ gist
- Transfecteren: GHC = zoogdiercellen


Plasmiden

= Dubbelstrengig, gesloten, circulaire DNA van nature aanwezig in heel wat bacterien

- Extrachromosomaal (=/= 1 circulaire chromosoom in nucleoide van bacterie)
- K doorgegeven worden bij deling of conjugatie
- K geamplificeerd worden door bacterien (copy number)
- Genen die coderen voor enzymen die voordelen biedt voor bacterie bv. AB resistentie
- Relaxed, kleiner, niet conjugatieve vs stringente, groter, conjugatieve plasmiden
- Incompatibiliteit
- Essentieel hulpmiddel in biotech: onderzoekers zorgen ervoor dat bacterien deze
plasmide opnemen, afhankelijk worden (voordeel bieden) en de plasmiden kopiëren
- Essentiële elementen aanwezig in meeste plasmiden:
 Origin of replication (ori)
 Resistentiegen
 Multiple cloning site (MCS)


Restrictie enzymen
= Enzymen (endonucleases, dimere proteinen, moleculaire scharen) die voorkomen in de
natuur (in sommige bacterien) die we kunnen aanwenden om dsDNA te knippen (in suiker-
fosfaat ruggengraat) op welbepaalde plaatsen (palindromische sequenties)