Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
Inhoudsopgave
I Inleiding ................................................................................................................................................. 3
I.I Biologische geneesmiddelen:.................................................................................................................... 3
II Hoofdstuk 2: eiwi5en en transla8e ........................................................................................................ 4
II.I Eiwitsynthese ......................................................................................................................................... 4
II.II Genregula6e in bacteriën ...................................................................................................................... 8
II.III Genregula6e bij eukaryoten ................................................................................................................ 10
III Hoofdstuk 3: biotechnologische technieken ......................................................................................... 12
III.I Recombinant DNA ............................................................................................................................... 12
III.II Screenen van een bibliotheek – isola6e van een gewenste kloon ....................................................... 19
III.III Southern en Northern bloJng ............................................................................................................ 23
III.III.1 Northern blo.ng (RNA) ............................................................................................................. 23
III.III.2 Southern blo.ng (DNA) ............................................................................................................. 23
IV Hoofdstuk 4: geneesmiddelen bereid door middel van recombinant DNA ............................................ 27
IV.I Cel-culturen ......................................................................................................................................... 27
IV.I.1 Vergelijking bacterie-, gist- en zoogdiercelculturen. ....................................................................... 27
IV.I.2 FermentaGe en cel-cultuur.............................................................................................................. 28
IV.I.2.1 CulGvaGe van micro-organismen (bacteriën en gisten) .......................................................... 28
IV.I.2.2 CulGvaGe van dierlijke cellen .................................................................................................. 34
IV.II Insuline ................................................................................................................................................ 35
IV.II.1 Upstream producGe insuline ...................................................................................................... 35
IV.II.2 Downstream producGe insuline.................................................................................................. 38
IV.III Menselijk groeihormoon...................................................................................................................... 38
IV.IV Hepa66s B virus vaccin ........................................................................................................................ 40
IV.V Tissue plasminogen ac6vator .............................................................................................................. 42
V Hoofdstuk 5: monoklonale an8lichamen .............................................................................................. 48
V.I Wat zijn an6lichamen? ............................................................................................................................ 48
V.II Structuur van een immunoglobuline ................................................................................................... 49
V.III Ontwikkeling van de humorale immuniteit ......................................................................................... 50
V.IV Func6es van an6lichamen ................................................................................................................... 51
V.IV.1 IgM .............................................................................................................................................. 51
V.IV.2 IgG............................................................................................................................................... 53
V.IV.3 IgA ............................................................................................................................................... 54
V.IV.4 IgD............................................................................................................................................... 55
V.IV.5 IgE ............................................................................................................................................... 55
V.V Monoklonale an6lichamen .................................................................................................................. 55
V.V.1 Aanmaak van monoklonale anGlichamen ....................................................................................... 55
V.V.1.1 ImmunisaGe............................................................................................................................ 55
V.V.1.2 Celfusie ................................................................................................................................... 56
V.V.1.3 SelecGe en screening .............................................................................................................. 56
V.V.1.4 Kloning.................................................................................................................................... 56
,Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
V.V.1.5 KarakterisaGe.......................................................................................................................... 57
V.V.2 Gebruik van monoklonale anGlichamen ......................................................................................... 58
V.V.2.1 DiagnosGsche toepassingen ................................................................................................... 59
V.V.2.2 Industriële of grote-schaal farmaceuGsche toepassingen van mAb’s .................................... 60
V.V.2.3 TherapeuGsche toepassingen................................................................................................. 61
V.V.2.3.1 Direcht therapeuGsch gebruik ........................................................................................... 68
V.V.2.3.2 Plaatsgebonden afgi\e van toxinen .................................................................................. 69
V.V.2.3.3 Plaatsgebonden afgi\e van radionuclides......................................................................... 70
V.V.2.3.4 Bi-specifieke anGlichamen................................................................................................. 70
V.V.2.3.5 Nanobodies ....................................................................................................................... 71
VI Hoofdstuk 6: Pharmaco-genomics-proteomics ..................................................................................... 72
VI.I Gene6sch polymorfisme ...................................................................................................................... 73
VI.I.1 GM-metaboliserende enzymen ...................................................................................................... 74
VI.II GM target polymorfismen ................................................................................................................... 75
VI.III Analyse van gene6sche polymorfismen .............................................................................................. 75
VI.IV Analyse van gene6sche expressie ........................................................................................................ 76
,Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
Biotechnologie en proteïnegeneesmiddelen
I Inleiding
Biotechnologie: gebruik van biologische systemen, levende organismen of derivaten daarvan om verschillende medicijnen
te produceren. Met vaak manipulatie van DNA, RNA en eiwitten.
1982: ontstaan van recombinante geneesmiddelen, door Genentech.
I.I Bio lo gis ch e ge ne e sm idde le n:
• Biologicals = eiwitgeneesmiddelen
o Brede categorie van medicinale producten, aangemaakt in levende organismen.
o Productie door:
§ Recombinant DNA technologie
§ Cell culturen
§ Fermentatie
o Voorbeelden: vaccins, bloedproducten, gen therapieën…
Recombinante eiwitten = eiwitgeneesmiddelen aangemaakt via biotechnologische technieken.
à subklasse van biologicals!
• Biopharmaceuticals
o Deel van de biologicals
o Defenitie: farmaceutische producten geproduceerd door het gebruik van biotechnologische processen.
o Vaak gebruikt in: kankertherapie, auto-immuunziekten, genetische aandoeningen
• bloed- of plasmaproducten
het zijn ook biologicals, maar ze worden opgezuiverd uit bloed of plasma van menselijke donoren.
Ze worden dus niet via recombinante technieken geproduceerd.
• Biotechnologische geneesmiddelen:
o Recombinante eiwitten (insuline)
o Monoclonale antilichamen (mAbs) à groot deel van de biotechnologische geneesmiddelen, vooral in
de oncologie!
(verdere details over aanmaak etc, zie verder)
o Fusie-eiwitten: eiwitten die in de natuur niet voorkomen, maar waar de genetische informatie van
twee of meerdere eiwitten in één enkel genconstruct wordt gebracht.
ð Waardoor er een nieuw eiwit ontstaat die bestaat uit de combinatie van twee of meer eiwitten.
• ATMPs:
advanced therapeutic medicinal products: geavanceerde therapie geneesmiddelen
o GM gebaseerd op genen, weefsels of cellen
§ Cel en gentherapie
à levende cellen worden uit de patiënt gehaald, worden veranderd waarna ze terug in de
patiënt geplaatst worden.
§ Tissue engineered GM
o Het zijn meestal gepersonaliseerge geneesmiddelen
, Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
II Hoofdstuk 2: eiwitten en translatie
II.I Ei w i ts y n t h e s e
Eiwitsynthese bij eukaryoten
Eerste stap in de eiwitsynthese: initiatie.
1. Kleine ribosomale eenheid (40S) + initiërend tRNA +
initiatiefactoren (IFs) + mRNA
ð Dit vergt aanwezigheid van de cap
structuur aan het 5’ van het mRNA.
2. Vorming van het initiatiecomplex
ð Initiatiecomplex gaat op zoek naar het
startcodon op het mRNA
3. Additie van grote ribosomale eenheid (60S)
ð Ontstaan van het grote 80S ribosoom.
ð Hierin is een open A site aanwezig, waar
aminozuur-tRNA molecules in gebonden
kunnen worden.
5’ capstructuur (mRNA): bindingssite voor het ribosoom.
eIF2 cyclus: eIF2 is één van de belangrijkste initiatiefactoren in het
initiatieproces.
De functie van eIF2 is het koppelen van initiërende tRNA aan de
kleine ribosomale subeenheid.
ß kan enkel als eIF2 in de actieve vorm is, gekoppeld aan GTP.
eIF2B (helpend eiwit)
à wanneer gebonden aan eIF2: eIF2-eIF2B complex
ð Grotere affiniteit voor GTP
ð GTP bindt ipv GDP
ð eIF2 is actief
na koppeling is eIF2 gebonden met GDP en dus inactief.
Snelheid van deze cyclus ~ graad van fosforylatie van eIF2.
à Hoe meer fosforylatie, hoe meer affiniteit voor eIF2B,
hoe meer complexvorming, hoe minder beschikbaar voor
initiatie!
Prokaryoot ribosoom: 30S (klein) + 50S (groot) = 70S
Eukaryoot ribosoom: 40S (klein) + 60S (groot) = 80S
Inhoudsopgave
I Inleiding ................................................................................................................................................. 3
I.I Biologische geneesmiddelen:.................................................................................................................... 3
II Hoofdstuk 2: eiwi5en en transla8e ........................................................................................................ 4
II.I Eiwitsynthese ......................................................................................................................................... 4
II.II Genregula6e in bacteriën ...................................................................................................................... 8
II.III Genregula6e bij eukaryoten ................................................................................................................ 10
III Hoofdstuk 3: biotechnologische technieken ......................................................................................... 12
III.I Recombinant DNA ............................................................................................................................... 12
III.II Screenen van een bibliotheek – isola6e van een gewenste kloon ....................................................... 19
III.III Southern en Northern bloJng ............................................................................................................ 23
III.III.1 Northern blo.ng (RNA) ............................................................................................................. 23
III.III.2 Southern blo.ng (DNA) ............................................................................................................. 23
IV Hoofdstuk 4: geneesmiddelen bereid door middel van recombinant DNA ............................................ 27
IV.I Cel-culturen ......................................................................................................................................... 27
IV.I.1 Vergelijking bacterie-, gist- en zoogdiercelculturen. ....................................................................... 27
IV.I.2 FermentaGe en cel-cultuur.............................................................................................................. 28
IV.I.2.1 CulGvaGe van micro-organismen (bacteriën en gisten) .......................................................... 28
IV.I.2.2 CulGvaGe van dierlijke cellen .................................................................................................. 34
IV.II Insuline ................................................................................................................................................ 35
IV.II.1 Upstream producGe insuline ...................................................................................................... 35
IV.II.2 Downstream producGe insuline.................................................................................................. 38
IV.III Menselijk groeihormoon...................................................................................................................... 38
IV.IV Hepa66s B virus vaccin ........................................................................................................................ 40
IV.V Tissue plasminogen ac6vator .............................................................................................................. 42
V Hoofdstuk 5: monoklonale an8lichamen .............................................................................................. 48
V.I Wat zijn an6lichamen? ............................................................................................................................ 48
V.II Structuur van een immunoglobuline ................................................................................................... 49
V.III Ontwikkeling van de humorale immuniteit ......................................................................................... 50
V.IV Func6es van an6lichamen ................................................................................................................... 51
V.IV.1 IgM .............................................................................................................................................. 51
V.IV.2 IgG............................................................................................................................................... 53
V.IV.3 IgA ............................................................................................................................................... 54
V.IV.4 IgD............................................................................................................................................... 55
V.IV.5 IgE ............................................................................................................................................... 55
V.V Monoklonale an6lichamen .................................................................................................................. 55
V.V.1 Aanmaak van monoklonale anGlichamen ....................................................................................... 55
V.V.1.1 ImmunisaGe............................................................................................................................ 55
V.V.1.2 Celfusie ................................................................................................................................... 56
V.V.1.3 SelecGe en screening .............................................................................................................. 56
V.V.1.4 Kloning.................................................................................................................................... 56
,Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
V.V.1.5 KarakterisaGe.......................................................................................................................... 57
V.V.2 Gebruik van monoklonale anGlichamen ......................................................................................... 58
V.V.2.1 DiagnosGsche toepassingen ................................................................................................... 59
V.V.2.2 Industriële of grote-schaal farmaceuGsche toepassingen van mAb’s .................................... 60
V.V.2.3 TherapeuGsche toepassingen................................................................................................. 61
V.V.2.3.1 Direcht therapeuGsch gebruik ........................................................................................... 68
V.V.2.3.2 Plaatsgebonden afgi\e van toxinen .................................................................................. 69
V.V.2.3.3 Plaatsgebonden afgi\e van radionuclides......................................................................... 70
V.V.2.3.4 Bi-specifieke anGlichamen................................................................................................. 70
V.V.2.3.5 Nanobodies ....................................................................................................................... 71
VI Hoofdstuk 6: Pharmaco-genomics-proteomics ..................................................................................... 72
VI.I Gene6sch polymorfisme ...................................................................................................................... 73
VI.I.1 GM-metaboliserende enzymen ...................................................................................................... 74
VI.II GM target polymorfismen ................................................................................................................... 75
VI.III Analyse van gene6sche polymorfismen .............................................................................................. 75
VI.IV Analyse van gene6sche expressie ........................................................................................................ 76
,Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
Biotechnologie en proteïnegeneesmiddelen
I Inleiding
Biotechnologie: gebruik van biologische systemen, levende organismen of derivaten daarvan om verschillende medicijnen
te produceren. Met vaak manipulatie van DNA, RNA en eiwitten.
1982: ontstaan van recombinante geneesmiddelen, door Genentech.
I.I Bio lo gis ch e ge ne e sm idde le n:
• Biologicals = eiwitgeneesmiddelen
o Brede categorie van medicinale producten, aangemaakt in levende organismen.
o Productie door:
§ Recombinant DNA technologie
§ Cell culturen
§ Fermentatie
o Voorbeelden: vaccins, bloedproducten, gen therapieën…
Recombinante eiwitten = eiwitgeneesmiddelen aangemaakt via biotechnologische technieken.
à subklasse van biologicals!
• Biopharmaceuticals
o Deel van de biologicals
o Defenitie: farmaceutische producten geproduceerd door het gebruik van biotechnologische processen.
o Vaak gebruikt in: kankertherapie, auto-immuunziekten, genetische aandoeningen
• bloed- of plasmaproducten
het zijn ook biologicals, maar ze worden opgezuiverd uit bloed of plasma van menselijke donoren.
Ze worden dus niet via recombinante technieken geproduceerd.
• Biotechnologische geneesmiddelen:
o Recombinante eiwitten (insuline)
o Monoclonale antilichamen (mAbs) à groot deel van de biotechnologische geneesmiddelen, vooral in
de oncologie!
(verdere details over aanmaak etc, zie verder)
o Fusie-eiwitten: eiwitten die in de natuur niet voorkomen, maar waar de genetische informatie van
twee of meerdere eiwitten in één enkel genconstruct wordt gebracht.
ð Waardoor er een nieuw eiwit ontstaat die bestaat uit de combinatie van twee of meer eiwitten.
• ATMPs:
advanced therapeutic medicinal products: geavanceerde therapie geneesmiddelen
o GM gebaseerd op genen, weefsels of cellen
§ Cel en gentherapie
à levende cellen worden uit de patiënt gehaald, worden veranderd waarna ze terug in de
patiënt geplaatst worden.
§ Tissue engineered GM
o Het zijn meestal gepersonaliseerge geneesmiddelen
, Samenvatting biotechnologie 2023 – 2024
II Hoofdstuk 2: eiwitten en translatie
II.I Ei w i ts y n t h e s e
Eiwitsynthese bij eukaryoten
Eerste stap in de eiwitsynthese: initiatie.
1. Kleine ribosomale eenheid (40S) + initiërend tRNA +
initiatiefactoren (IFs) + mRNA
ð Dit vergt aanwezigheid van de cap
structuur aan het 5’ van het mRNA.
2. Vorming van het initiatiecomplex
ð Initiatiecomplex gaat op zoek naar het
startcodon op het mRNA
3. Additie van grote ribosomale eenheid (60S)
ð Ontstaan van het grote 80S ribosoom.
ð Hierin is een open A site aanwezig, waar
aminozuur-tRNA molecules in gebonden
kunnen worden.
5’ capstructuur (mRNA): bindingssite voor het ribosoom.
eIF2 cyclus: eIF2 is één van de belangrijkste initiatiefactoren in het
initiatieproces.
De functie van eIF2 is het koppelen van initiërende tRNA aan de
kleine ribosomale subeenheid.
ß kan enkel als eIF2 in de actieve vorm is, gekoppeld aan GTP.
eIF2B (helpend eiwit)
à wanneer gebonden aan eIF2: eIF2-eIF2B complex
ð Grotere affiniteit voor GTP
ð GTP bindt ipv GDP
ð eIF2 is actief
na koppeling is eIF2 gebonden met GDP en dus inactief.
Snelheid van deze cyclus ~ graad van fosforylatie van eIF2.
à Hoe meer fosforylatie, hoe meer affiniteit voor eIF2B,
hoe meer complexvorming, hoe minder beschikbaar voor
initiatie!
Prokaryoot ribosoom: 30S (klein) + 50S (groot) = 70S
Eukaryoot ribosoom: 40S (klein) + 60S (groot) = 80S
