Nền tảng công nghệ của Nanogen là ứng dụng các tiến bộ trong công nghệ di truyền kết hợp với công nghệ lên men để tạo ra các sản phẩm protein tái tổ hợp. Protein tái tổ hợp là những protein có bản chất tự nhiên nhưng được sản xuất theo con đường “không truyền thống” nhờ những tế bào tái tổ hợp. 4 hướng nghiên cứu chính của Nanogen là: kháng thể đơn dòng tái tổ hợp, cytokines, hormones và thuốc hóa trị.
.png)
Về nguyên tắc, kỹ thuật protein tái tổ hợp hay tạo dòng (cloning) gồm các bước sau (1) tách chiết và tinh sạch DNA bộ gene của sinh vật cần tạo dòng, (2) tạo ra đoạn gene mã hóa cho protein mong muốn in-vitro bằng phản ứng chuỗi (PCR), (3) tạo vector chuyển gene, (4) chuyển gene mong muốn vào tế bào nhận, (5) phát hiện và phân lập các dòng tế bào nhận có khả năng sản xuất nhiều protein tái tổ hợp nhất. Trong tế bào chủ, đoạn gene tái tổ hợp sẽ biểu hiện thành protein mong muốn (protein tái tổ hợp).
Việc sản xuất protein tái tổ hợp thường được bắt đầu bằng việc lựa chọn “nhà máy sản xuất protein”. Những sản phẩm của Nanogen được sản xuất thông qua 2 con đường: vi khuẩn E.coli và tế bào động vật hữu nhũ CHO. E.coli là chủng vi sinh vật thường được lựa chọn nhất để làm tế bào tải nạp. Ưu điểm của hệ thống biểu hiện này là rất dễ thực hiện, hệ thống lên men không phức tạp, không đòi hỏi trang thiết bị, vật tư đắt tiền. Tuy nhiên, việc sản xuất protein tái tổ hợp bằng E.coli cũng gặp rất nhiều bất lợi, nhất là đối với các protein có nguồn gốc từ người và động vật hữu nhũ (là đối tượng chính để sản xuất protein tái hợp). Các protein tái tổ hợp có nguồn gốc động vật sản xuất từ E.coli thường phải qua giai đoạn tái gấp cuộn (refolding) tinh chế rất phức tạp. Để khắc phục điều này, các dòng tế bào động vật hữu nhũ như 3T3, CHO, BHK, Hela v HepG2 được sử dụng, trong đó tế bào ChO (tế bào buồng trứng của chuột túi má Trung Quốc) được sử dụng rộng rãi nhất. 60% sản phẩm protein tái tổ hợp được sản xuất từ tế bào CHO.
Điều kiện tiên quyết để quyết định nên thành công của quá trình sản xuất thuốc theo con đường tái tổ hợp là thiết kế hệ thống biểu hiện. Thông thường các công ty lớn trên thế giới chuyên về thiết kế khung biểu hiện có sẵn, nhóm nghiên cứu phát triển của các công ty dược sẽ tìm kiếm các dữ liệu liên quan đến sản phẩm cần sản xuất và sẽ tìm cách tối ưu hóa để cho hiệu quả sản xuất cao nhất. Tương tự, Nanogen cũng phát triển những khung biểu hiện riêng biệt dành cho những sản phẩm đặc trị của công ty.
Việc chuyển gene vào nhà máy sản xuất như đã nói ở trên sẽ nhờ các công cụ hỗ trợ như các tác nhân vật lý (điện biến nạp - electroporation), tác nhân hóa học (CaCl2, Ca3(PO4)2, liposome, Cationic polymer…), tác nhân sinh học ( virus…). Các tế bào (vi khuẩn, nấm men hay tế bào động vật) được chuyển gene sẽ là các “nhà máy” để sản xuất ra các protein tái tổ hợp mong muốn bằng hệ thống nồi lên men.
Để lên men tế bào có thể dùng phương pháp nuôi cấy bề mặt, nuôi cấy chìm, nuôi cấy lắc, nuôi cấy huyền phù, nuôi cấy phân đợt, nuôi cấy liên tục, nuôi cấy phân đoạn-liên tục, nuôi cấy fedbatch…. Sau lên men, tùy vào từng loại protein mà có phương pháp xử lý khác nhau. Tất cả các sản phẩm CNSH dược của Nanogen đều tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về thực hành tốt sản xuất WHO-GMP. Chính vì thế, các protein tái tổ hợp dùng trong sản xuất thuốc luôn phải tinh sạch hoàn toàn. Công cụ hỗ trợ cho quá trình tinh sạch chính là hệ thống sắc ký lỏng. Tùy từng loại protein khác nhau mà phương pháp tinh chế sẽ được thiết kế cho phù hợp. Để kiểm tra độ tinh sạch, độ an toàn cũng như hoạt tính của các protein này, nhân viên phòng kiểm nghiệm sẽ là người chịu trách nhiệm chính. Protein tái tổ hợp sau khi kiểm nghiệm và bảo đảm độ an toàn và đạt được các tiêu chuẩn của WHO và Cục quản lý Dược sẽ được đem đi pha chế với các thành phần tá dược khác để đóng ống và đóng gói. Sản phẩm cuối cùng sẽ được tái kiểm tra độ chắc chắn về độ an toàn cũng như hoạt tính trước khi đem ra thị trường.
Các thử nghiệm tiền lâm sàng của Nanogen bao gồm nhiều thử nghiệm về dược động học, độc tính cấp và mãn tính, độc tố di truyền, độc tính đến quá trình sinh trường - sinh sản và tính sinh miễn dịch.
