摘要：在生物制药领域，蛋白质表达和产量直接影响着药物研发和产业化的进程。然而，一些蛋白质由于其独特的结构和特性被归类为“难表达蛋白”，难以在常规表达系统中实现高效表达。蛋白质难以表达的原因多种多样，主要涉及分子结构、稳定性和细胞环境等因素。
在生物制药领域，蛋白质表达和产量直接影响着药物研发和产业化的进程。然而，一些蛋白质由于其独特的结构和特性被归类为“难表达蛋白”，难以在常规表达系统中实现高效表达。蛋白质难以表达的原因多种多样，主要涉及分子结构、稳定性和细胞环境等因素。
首先，某些蛋白质具有复杂的三维结构，如高二硫键密度或多亚基复合体，使其在合成过程中易于错误折叠，进而在细胞中形成不溶性聚集体，影响表达效率。其次，对于高疏水性或需要特定糖基化修饰的蛋白，如膜蛋白、凝血因子等，细胞难以在常规条件下维持其稳定结构，进一步加剧表达困难。此外，某些蛋白质本身具有细胞毒性作用，例如蛋白酶和凝血酶在过表达时会诱导细胞凋亡，导致表达量骤降。外部环境的影响同样不可忽视，表达系统中的异常应激反应、代谢物浓度的波动或翻译后修饰的缺失都会导致蛋白质的不完全表达甚至降解。
以上这些原因共同导致的难表达蛋白药物的表达量偏低，已经成为生物制药行业CMC开发过程中的主要瓶颈。为解决这一长期存在的产业难题，汉腾生物研发了专注于难表达蛋白（Difficult to express protein）的DTEasy工具箱。该平台以集成优化策略为基础，全面提升难表达蛋白的产量、稳定性和功能性，为客户难表达蛋白药物开发提供了一个系统化和全面的解决方案。
DTEasy的四大核心策略
DTEasy平台通过分子改良、宿主选择、载体优化和工艺构建四个关键策略，全方位解决难表达蛋白的表达挑战。
1.分子改良：优化蛋白质序列，提升稳定性与产量
不同分子的表达情况本就有较大差异，我们对不同分子进行序列筛选，对于表达量不高的分子，我们会采用三个步骤对其进行优化：
密码子优化：通过优化密码子使用，增加分子的表达量。这一策略不改变分子的氨基酸序列，从而保持蛋白质的二级和三级结构不变。序列改造与截短：选择合适的替代序列，提高分子表达量，并对蛋白质的非功能性片段进行截短，以最大限度保留功能性蛋白，进而提高表达量。此外，我们还可以使用融合标签蛋白以提高蛋白的溶解度和产量。抗体序列筛选与基因工程优化：针对抗体药物，通过选择适当的重链/轻链（VH/VL）框架对，并进行基因工程优化以调整重链和轻链序列，优化蛋白质的三维结构，最终提升蛋白质的热稳定性。在某项目中，我们通过序列风险分析和点突变，成功将细胞池产量提高到原来的7.6倍，且未引起活性改变。
2. 选择宿主：精心挑选宿主细胞，适配多种蛋白需求
宿主细胞的选择是难表达蛋白生产的关键。DTEasy平台的宿主选择策略基于不同蛋白类型和目标应用的特性：
优先选用哺乳动物细胞：相比其他表达系统，哺乳动物细胞能更好地进行蛋白折叠和二硫键形成，确保表达的蛋白具有更高的生物相似性。GlycoExpress®（GEX）细胞系：对于需要高度糖基化修饰的内源蛋白，如凝血因子和FSH、GH等激素蛋白，汉腾生物采用专利的GlycoExpress®细胞系（GEX）。该细胞系不仅能提升表达量，其糖基化修饰也更接近人类天然蛋白，适用于具有高度组织特异性的蛋白表达。例如，在表达G 蛋白偶联受体 GPCR 的胞外结构域时，GEX® 细胞系的表达量相比传统的 CHO-K1 细胞系可提升10倍之多。通过精准筛选宿主细胞，能最大限度地提高难表达蛋白的产量和质量，确保其在功能上符合药物开发的需求。
3. 优化载体：构建高效表达载体，提升蛋白合成效率
表达载体的设计会直接影响蛋白合成效率。汉腾生物的DTEasy工具箱通过优化一系列措施改造表达载体系统，提升难表达蛋白的产量：
引入顺式作用元件：通过转录组差异表达分析，将与蛋白产量正相关的顺式作用元件插入载体中，从而提升转录效率；设计多拷贝载体或专用载体：针对不同类型的重组蛋白，通过选用多拷贝载体或定制的难表达蛋白专用载体，可提升100%-400%的蛋白产量。通过以上组合优化设计，DTEasy平台在难表达蛋白的合成效率和产量上取得显著提升，满足了客户高标准的表达需求。
4.工艺优化： 定制化上游工艺开发方案，显著提高难表达蛋白产量
在上游工艺开发中，通过优化细胞培养条件和添加定制培养基添加剂等策略，提升难表达蛋白的稳定性和表达量：
添加专属添加剂：在培养过程中添加汉腾独有的DTEasy专属添加剂，能够增强细胞对筛选压力的耐受性，从而将蛋白产量提升至原表达量的3倍之多；通过对上游生产工艺的精细调控，DTEasy平台能够显著提高难表达蛋白的产量，为客户后续进行进一步CMC开发提供了可靠的工艺基础。
结论：汉腾DTEasy工具箱，释放难表达蛋白潜力
综上，汉腾DTEasy平台通过分子设计、优选宿主、细胞系载体优化以及定制工艺，多管齐下，全面解决了难表达蛋白的开发痛点。借助DTEasy平台，可帮助客户释放高价值但传统上难以表达的治疗性蛋白药物的生产潜力，加快了开发进度，为患者获得更加创新的生物治疗药物提供了更多机会。
来源：汉腾生物