Biyofarmasötik Keşif, Geliştirme ve Üretimin Güncel Paradigması Olarak Mikroorganizmaların Metabolik Mühendisliği: Sentetik Biyolojinin Katkıları

Farmasötik endüstrisinde doğal bileşikler ve türevler önemli bir rol oynar. Ancak bu ürünlerin doğal konaktan izole edilmesindeki veya yeniden kimyasal olarak sentezlenmesindeki zorluklar, genellikle bunların bulunabilirliğini sınırlar, maliyeti yükseltir ve biyofarmasötik üretim sürecini yavaşlatır. Farmasötik metabolik mühendisliği, ilaçların ve ayrıca ilaç öncüllerinin keşif, tasarım ve üretiminde önemli bir rol oynamaktadır. Mikroorganizmaların daha yüksek titreler ve daha az maliyetle büyütülme kolaylığı nedeniyle küçük moleküllü ilaçların heterolog olarak bir mikrobiyal konakta yüksek hızda, düşük maliyet ve yüksek verimle istikrarlı olarak üretilmesi, bitkiler gibi doğal konaklarda üretimine veya kimyasal sentezine göre giderek daha popüler bir alternatif haline gelmektedir. Metabolik mühendisliği, mikroorganizmalar, bitkiler ve hayvanlardaki belirli genetik farklılıkların fizyolojik sonuçlarını inceleyerek ve ayrıca genler ve hücre fonksiyonları arasındaki bağlantıları anlamak için matematiksel ve hesaplamalı yöntemler tasarlayarak yeni mikrobiyal hücre fabrikalarının geliştirilmesine ve mevcut endüstriyel organizmaların iyileştirilmesine olanak tanır. Mikroorganizmalardaki endojenik metabolik yolaklarla çeşitli heterolog biyosentetik yolakların entegre edilerek yeni sentetik yolakların tasarlanması, inşası ve optimizasyonu için sentetik biyoloji metodolojilerini kullanır. Metabolik olarak tasarlanmış organizmaların optimizasyonu, bu endojenik ve heterolog yolak proteinlerinin dengeli düzeylerde üretilmesinin iyi anlaşılmasını gerektirir. Böylece, metabolik mühendisliğinin uygulanması, tüm üretim sürecini hızlandırmayı amaçlayan heterolog mikroorganizmalarda büyük miktarlarda biyofarmasötiklerin verimli bir şekilde üretilmesini sağlayabilir. Bu derleme çalışmasında biyofarmasötiklerin metabolik mühendisliği yaklaşımıyla mikrobiyal hücre fabrikalarında üretiminin tasarlanması, üretimi ve optimizasyon koşulları incelenmiştir.