Rekombinant humant protein är humant protein som produceras från klonat DNA. Detta gör det möjligt för en forskare att uttrycka stora mängder av det. Sådant överuttryck har varit till stor nytta för modern medicin, vilket möjliggör produktion av humana proteinbaserade läkemedel som inte har någon annan källa. Det har också lett till stora framsteg i förståelsen av mänskliga proteiners funktion och biologi.
Ett exempel på ett rekombinant humant protein som inte har någon annan källa är läkemedlet mot anemi som kallas erytropoietin. Detta hormon styr produktionen av röda blodkroppar. Det används för att behandla anemi från olika källor, inklusive kronisk njursjukdom och cancer. Erytropoietin har också använts som ett prestationshöjande läkemedel av idrottare.
Andra proteiner kan isoleras naturligt, men det är mycket lättare att få fram stora mängder genom proteinuttryck från klonat DNA. Ett exempel är humant tillväxthormon, som för närvarande erhålls för terapeutisk användning genom rekombinanta tekniker. Den traditionella metoden för isolering från kadaver resulterade ibland i att sjukdomar överfördes. Insulin är ett annat läkemedel som används som ett rekombinant humant protein. Det mesta av insulinet som används av patienter erhålls på detta sätt.
Proteinproduktion från klonade gener är möjlig, eftersom generna kan klonas in i expressionsvektorer. Dessa är specialiserade enheter av DNA som är designade för att producera stora mängder protein genom användning av specialiserade promotorer. Dessa promotorer styr produktionen av den klonade gensekvensen. Anpassade kit finns tillgängliga för proteinkloning och uttryck.
Specialiserade värdceller krävs för produktionen av ett rekombinant humant protein. Dessa kan vara bakterie- eller jästceller. Vissa proteiner kräver speciella modifieringar, såsom införandet av sockerarter, och uttrycks i mer avancerade cellinjer, som däggdjurs- eller insektscellinjer.
För bakterieceller kommer proteinerna att finnas inne i cellerna, vilket kräver extraktion och proteinrening för att separera dem från bakterieproteinerna. Detta underlättas av speciella tekniker som ingår i kloningsprocessen. Till exempel kan specialiserade bindningsställen klonas som gör det möjligt för proteinet att binda till en matris och lätt elueras. Detta kan spara år av utveckling av proteinreningsmetoder. Rekombinanta humana proteiner uttryckta i däggdjurscellinjer utsöndras ofta i media, vilket underlättar deras isolering och rening.
Att ha generna för proteinerna tillgängliga som kloner gör det möjligt för en vetenskapsman att göra anpassade proteiner och ändra dem så att de har de egenskaper man önskar. Till exempel har en del rekombinant insulin förändrats genetiskt så att det kommer att ha olika effekter på kroppen. Förmågan att förändra dessa proteiner är mycket användbar i biologisk forskning.
Att kunna uttrycka ett rekombinant humant protein har revolutionerat biomedicinsk forskning. När en vetenskapsman har klonat en gen kan han eller hon jämföra den med en enorm databas med kända gensekvenser. Om genen har en sekvens som i hög grad liknar en sekvens av en gen med känd funktion, kan han eller hon förutsäga genens funktion. Den kunskapen tyder på vilka experiment som ska utföras med produkten av genen, som ofta är ett protein. Ibland finns det ingen homologi med andra gensekvenser, och forskaren har ingen aning om genens funktion.
Att uttrycka produkten av genen gör det möjligt för en forskare att analysera genens funktion med hjälp av biokemiska tekniker. Detta kan göra det möjligt för honom eller henne att identifiera genens funktion. Han eller hon kan också göra experiment med budbärar-RNA (mRNA) som produceras direkt från genen och bestämma under vilka förhållanden och i vilka vävnader genen uttrycks. Denna kunskap hjälper till att smalna av för att hitta genens funktion och att ta reda på om den kodar för ett protein.
Om en forskare vet funktionen av ett protein, kan överuttryck ge stora mängder av proteinet för att studera dess biokemiska egenskaper. Han eller hon kan göra riktade mutationer och se vilka effekter de har på proteinets egenskaper. Ett annat skäl för att få fram stora mängder protein är att kristallisera proteinet och studera dess tredimensionella struktur. Proteinbiokemi kan vara svår att utföra i vilket system som helst, men det var särskilt svårt att göra med humana proteiner innan rekombinanta humana proteiner kom.