Production of Blood Substitutes
- Reference number
- RBP14-0055
- Start and end dates
- 150101-220630
- Amount granted
- 30 434 089 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Life Sciences
Summary
We are today experiencing a shortage of blood in many instances. The use of synthetic biology to replace the volume expanding and oxygen carrying capacity of blood by an artificially-created carrier system, often referred to as “blood substitutes”, has long been a major research target and aim of academic scientists and healthcare-oriented biotechnology companies. The preferred methodology involves the use of the red blood cell hemoglobin as starting material. These are termed Hemoglobin Based Oxygen Carriers (HBOC) and include modifications allowing for enhanced stability and efficacy outside the red blood cell environment. The primary objective of the project is to develop a prototype hemoglobin-based blood substitute from a recombinant source that can deliver oxygen with a decreased oxidative toxicity. Focus will be put on: -Use of fetal hemoglobin (HbF) as a starting material. -Introduction of novel mutations in HbF to decrease its oxidative toxicity. -Metabolic engineering of E.coli and S. cerevisiae host cells for optimized heme biosynthesis and iron uptake. -Development of plant expression systems for production of HbF. -Downstream processing of HbF from crude cell extracts using robust and specific separation materials based on designed polymer materials. -Chemical and/or genetic modifications of the Hb proteins into a suitable delivery system for blood substitutes. These prototypes will be examined using a combination of cell free and cell studies.
Popular science description
Blod är idag en bristvara. I denna ansökan önskar vi därför utveckla ett giftfritt hemoglobin som kan fungera som ett konstgjort blod eller blodersättningsmedel. Vi kommer att arbeta med ett hemoglobin som finns i fosterstadiet, ett fetalt hemoglobin. Detta hemoglobin har redan i sig själv en mindre toxicitet jämfört med det hemoglobin som vi har som vuxna. Detta fetala hemoglobin kommer att produceras i bakterier, jäst och växter. Vi kommer även att tillverka varianter av det naturliga proteinet, varienter som bättre kan kontrollera var och i vilken utsträckning elektroner från järnet i hemoglobinet kan transporteras i proteinet. Målsättningen är att kontrollera vilka vägar dessa elektroner vandrar i det inre av proteinet. Vi kommer också att utveckla uppreningstekniker för hemoglobinet som är anpassade för storskalig proteinproduktion. De nya hemoglobinerna kommer därefter också att testas på cellkulturer, speciellt på de celltyper som vi har i våra blodkärl. I ett sista steg av projektet kommer vi att sätta på ett skyddande skikt av polymerer eller peptider runt hemoglobinet så att det får en längre halveringstid i blodomloppet. Detta blodersättningsmedel beräknas få flera tillämpningsområden, allt från att syre-sätta transplanterade vävnader som njurar och hjärtan till behandling av speciellt svåra sjukdomstillstånd som cancer och thalassemi.