Pabrik yang Menjanjikan Tembakau Untuk Biofarmasi

11 Agustus

virginia tech news
Virginia Tech press release

Blacksburg, Va. – Ekonomi menghasilkan biofarmasi dari tanaman transgenik seperti tembakau masih merupakan penghalang jalan untuk memproduksi sejumlah besar obat-obatan yang sangat dibutuhkan, terutama untuk orang-orang di negara-negara terbelakang.

Chenming (Mike) Zhang sedang menguji berbagai cara untuk secara ekonomis memulihkan protein rekombinan dari tembakau transgenik menggunakan teknik pemisahan protein yang berbeda.

Zhang, asisten profesor di Departemen Teknik Sistem Biologi (BSE) di College of Engineering di Virginia Tech, bekerja dengan tim tiga Ph.D. siswa untuk mengembangkan tanaman tembakau transgenik mampu mengekspresikan protein rekombinan secara ekonomis. Protein rekombinan adalah agen terapeutik yang potensial untuk mengobati penyakit manusia dan hewan dan menciptakan vaksin baru. Vaksin buatan pabrik sangat bermanfaat karena tanaman bebas dari penyakit manusia, mengurangi biaya untuk menyaring virus dan racun bakteri.

“Produksi protein rekombinan dari tanaman transgenik menantang, tidak hanya dari aspek biologi molekuler menciptakan jalur tanaman berekspresi tinggi, tetapi juga dari aspek rekayasa pemulihan dan pemurnian protein secara ekonomi – yang tidak dapat diabaikan,” kata Zhang. .

Protein rekombinan adalah protein yang diekspresikan oleh inang selain dari inang asli mereka. Sebagai contoh, jika gen untuk hormon pertumbuhan manusia dimasukkan ke dalam kode genetik ragi (gen rekombinasi), maka protein yang sesuai yang dinyatakan dalam ragi disebut rekombinan hormon pertumbuhan manusia.

Penelitian Zhang dimulai dengan memperkenalkan gen yang menarik ke tanaman tembakau dan kemudian mengembangkan proses ekonomi untuk memulihkan dan memurnikan protein yang diekspresikan. Relaxin, salah satu protein yang dipelajari timnya, berpotensi bermanfaat bagi pasien asma, demam, dan bahkan penyakit kardiovaskular.

Karena sebagian besar protein rekombinan adalah untuk penggunaan terapeutik, mereka harus dimurnikan agar aman untuk digunakan manusia. Dengan demikian, sekali protein diekspresikan, baik oleh tembakau atau bakteri transgenik, protein harus terlebih dahulu dipulihkan menjadi larutan cair sebelum pemurnian.

“Karena kemurnian tinggi yang dibutuhkan, pemurniannya ketat dan tidak mengherankan, sangat mahal. Oleh karena itu, pengembangan teknik yang lebih ekonomis untuk pemurnian protein selalu merupakan tantangan rekayasa untuk menurunkan biaya protein terapeutik atau biofarmasi,” kata Zhang.

Tobacco promising factory for biopharmaceuticals

Zhang menggunakan tembakau dalam penelitiannya karena itu adalah tanaman non-pangan dan cocok sebagai “pabrik” untuk produksi protein rekombinan. Tanaman tembakau hijau berdaun relatif mudah untuk diubah secara genetik dan menghasilkan ribuan biji dan banyak biomassa. Sebagai tanaman non-pangan, tembakau yang dimanipulasi secara genetik tidak akan menimbulkan ancaman keamanan terhadap produk yang dikonsumsi manusia. “Karena tembakau bukan makanan atau tanaman pakan, tembakau transgenik tidak akan masuk ke rantai makanan kita,” kata Zhang.

Penelitian ini didanai oleh Jeffress Memorial Trust dan the Tobacco Initiative.

Zhang adalah direktur dari kedua Laboratorium Pemisahan Protein dan Laboratorium Operasi Unit di Virginia Tech. Laboratorium Pemisahan Protein mendukung penelitian dalam ekspresi protein dan pengembangan proses pemurnian dari tanaman transgenik dan sistem ekspresi lainnya.

Laboratorium Operasi Unit mendukung kursus dengan nama yang sama yang diajarkan oleh Zhang dalam rekayasa sistem biologi. Ia juga berafiliasi dengan Sekolah Teknik dan Ilmu Biomedis Virginia Tech-Wake Forest University.

Penghargaan College of Engineering Dean untuk Asisten Profesor Luar Biasa diberikan kepada Zhang pada tahun 2004. Pencalonannya didasarkan pada tingkat aktivitas dan pencapaiannya yang luar biasa dalam pengembangan kurikulum dan pengajaran, pengembangan program penelitian yang layak, dan upaya kooperatifnya dengan rekan-rekan di Virginia Teknologi dan di seluruh bangsa.
Sebelum datang ke Virginia Tech pada tahun 2001, Zhang adalah ilmuwan penelitian dan pengembangan selama dua tahun di Covance Biotechnology Services (sekarang Diosynth RTP) di Cary, N. C.

Zhang menerima gelar sarjana dan masternya dalam kimia fisik metalurgi dari Universitas Sains dan Teknologi di Beijing, Cina, pada tahun 1986 dan 1991, masing-masing. Ia menerima gelar master kedua dalam kimia fisik dan analitik pada tahun 1996 dari Iowa State University serta gelar Ph.D. dalam bidang teknik kimia pada tahun 1999.

College of Engineering di Virginia Tech diakui secara internasional karena keunggulannya dalam 14 disiplin teknik dan ilmu komputer. 5.600 mahasiswa perguruan tinggi ini mendapatkan manfaat dari kurikulum inovatif yang memberikan pendekatan “langsung, pikiran-on” untuk pendidikan teknik, melengkapi instruksi kelas dengan dua fasilitas desain-dan-membangun yang unik dan Program Pendidikan Koperasi yang kuat. Dengan lebih dari 50 pusat penelitian dan banyak laboratorium, kampus menawarkan¬†2.000 siswa lulusannya peluang di bidang studi lanjutan seperti teknik biomedis, mikroelektronika state-of-the-art, dan nanoteknologi.