在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的最新研究中，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员朝着在培养细胞中制造肝素的能力迈进了一步。肝素是一种有效的抗凝剂，是医院中处方最明确的药物，但目前尚不可能基于细胞培养生产肝素。

研究人员尤其在肝素生物合成中发现了一个关键基因：ZNF263(锌指蛋白263)。研究人员认为，这种基因调节剂是工业肝素生产途中的关键发现。这个想法将是通过基因工程来控制工业细胞系中的这种调节剂，从而为在受控细胞培养中安全生产肝素铺平道路。

肝素目前是通过从猪肠中提取药物而生产的，出于安全性，可持续性和安全性的考虑，这是一个令人担忧的问题。每年需要数百万头猪才能满足我们的需求，而且大多数生产都在美国以外进行。此外，十年前，来自猪准备工作的污染物导致数十人死亡。因此，需要开发可持续的重组生产。PNAS的工作提供了有关细胞如何精确控制肝素合成的新见解。

肝素调节

肝素是一种更普遍的碳水化合物的特殊亚型，称为硫酸乙酰肝素，由人体以及细胞培养中的多种细胞产生。然而，肝素仅在一种称为肥大细胞的特殊血细胞中产生。迄今为止，肝素不能在细胞培养中成功产生。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员认为，肝素的合成必须在某些基因调节剂(称为转录因子)的控制下，其特定组织的发生可能赋予肥大细胞产生肝素的独特能力。

由于尚无肝素调节剂，加州大学圣地亚哥分校教授杰弗里·埃斯科(Jeffrey Esko)和内森·刘易斯(Nathan Lewis)领导的研究小组使用生物信息学软件扫描了编码与肝素生产有关的酶的基因，并专门寻找可以代表转录因子结合位点的序列元件。这样的结合位点的存在可以表明相应的基因被相应的基因调节蛋白即转录因子调节。

加州大学圣地亚哥分校医学院儿科学系的任命内森大学圣地亚哥分校教授内森·刘易斯解释说：“最突出的一种DNA序列被称为ZNF263(锌指蛋白263)的转录因子所偏爱。”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院生物工程系。

刘易斯说：“尽管已经对该基因调节剂进行了一些研究，但这是第一个参与肝素合成的主要调节剂。”他还是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院CHO系统生物学中心的联席主任。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员使用基因编辑技术CRISPR / Cas9，在通常不产生肝素的人类细胞系中突变了ZNF263。他们发现该细胞系正常产生的硫酸乙酰肝素现在已经发生化学变化，并显示出与肝素更接近的反应性。

实验进一步表明ZNF263抑制肝素生产中涉及的关键基因。有趣的是，对来自人类白细胞的基因表达数据的分析显示，肥大细胞(体内产生肝素)和嗜碱性粒细胞中的ZNF263受到抑制，而肥大细胞与肥大细胞有关。研究人员报告说，ZNF263在大多数细胞类型中似乎都是肝素生物合成的活性阻遏物，并且肥大细胞能够产生肝素，因为ZNF263在这些细胞中被抑制。

这一发现可能对生物技术具有重要意义。可以对工业中使用的细胞系(例如通常无法产生肝素的CHO细胞)进行基因修饰，使其失活ZNF263，从而使其能够像肥大细胞一样产生肝素。

菲利普·斯帕恩(Philipp Spahn)是圣地亚哥加州大学儿科与生物工程系内森·刘易斯(Nathan Lewis)实验室的项目科学家，他描述了该研究小组的进一步发展方向：现在令人兴奋的对象有待进一步研究。”