它是医学诊断中最重要的酶之一：辣根过氧化物酶用于许多医疗产品 - 当测试条的颜色变化用于检测抗体或其他蛋白质的存在时，通常会使用它。

然而，最近辣根过氧化物酶出现了短缺，因为它是从辣根根部获得的，这有很大的缺点：农业产量并不总是相同的，根部产生的不仅仅是一种酶，而是一整套酶。类似酶家族，但含量不同。

为此，维也纳工业大学的科学家决定在实验室开发一种可靠、精确的合成方法。经过多年的研究，他们现在已经成功了：现在可以在大肠杆菌的帮助下生产辣根过氧化物酶。仅以一种精确可重复的方式生产一种特定的酶，并且该过程可以扩大到大规模工业生产。维也纳工业大学已经申请了两项专利，目前正在寻找工业合作伙伴。

不可预测的蔬菜

“当你从植物中提取辣根过氧化物酶时，你并没有得到化学成分明确的物质，”维也纳工业大学化学、环境和生物科学工程研究所的 Oliver Spadiut 教授说。“根据环境条件，植​​物会产生不同数量的不同酶。” 对于某些医疗应用来说，此类物质根本无法使用——例如，将这种不同酶的混合物注射到人体中是绝对不负责任的。

在医学诊断中，规则不太严格，辣根过氧化物酶用于蛋白质印迹或 ELISA。在这些技术中，某些抗体与酶偶联。抗体与特定分子对接，然后酶引发颜色变化。通过这种方式，某些分子的存在可以变得可见。

“我们目前在全球范围内都面临着这种酶的短缺，”斯帕迪特说。“原因之一是气候变化和收成不佳。当环境条件发生变化时，植物也会以难以预测的方式改变产生的酶的成分。” 但与此同时，全球需求正在增加：预计未来几年辣根过氧化物酶贸易的市场规模将达到每年 9000 万欧元以上。

一种细菌来拯救

因此，奥利弗·斯帕迪特 (Oliver Spadiut) 和他的团队着手开发一种有价值的酶的重组生产工艺。用于产生辣根过氧化物酶的基因在实验室中被插入酵母细胞、哺乳动物细胞和大肠杆菌细胞中。所有三个宿主实际上都产生了所需的酶，但事实证明，最好的技术解决方案是使用大肠杆菌——一种众所周知的细菌，之前也曾多次在生物技术中取得巨大成功。

然而，这并不直接产生功能性酶，而是产生所谓的“包涵体”——一种在生化上与所需酶相同但几何折叠方式不同的蛋白质。因此，在下一步中，必须将包涵体拆开，然后折叠成正确的形状，类似于展开羊毛球，然后将其卷成有序的球。

尤其是在包涵体加工这一研究领域，Spadiut 的团队拥有丰富的经验，因此，维也纳工业大学有史以来第一次成功开发了一种可靠、可重复的辣根过氧化物酶生产工艺。专利已经申请，流程也已准备就绪。“我们明天就可以开始在工业规模上应用该方法，”斯帕迪特说。“我们不仅有一个理论概念，还有一个经过验证的方法，可以用于工业应用。”

下一步：癌症治疗?

现在已经可以以精确定义的高纯度方式生产辣根过氧化物酶，这意味着现在可以想象诊断之外的全新应用。“例如，现在还可以通过将辣根过氧化物酶与抗体偶联来使用其进行癌症治疗，然后抗体会非常特异性地与癌细胞对接，”Spadiut 说。

“因此，我们预计辣根过氧化物酶的市场容量甚至可能随着许多新应用而大幅增加。” 他现在希望与感兴趣的制药公司进行会谈，以尽快启动新发明的技术应用。

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