A proteína humana recombinante é uma proteína humana produzida a partir de DNA clonado. Isso permite que um cientista expresse grandes quantidades dele. Essa superexpressão tem sido de grande utilidade para a medicina moderna, permitindo a produção de medicamentos à base de proteínas humanas que não têm outra fonte. Também levou a grandes avanços na compreensão da função e biologia das proteínas humanas.
Um exemplo de uma proteína humana recombinante que não tem outra fonte é o medicamento anti-anemia chamado eritropoietina. Esse hormônio controla a produção de glóbulos vermelhos. É usado para tratar a anemia de várias fontes, incluindo doença renal crônica e câncer. A eritropoietina também tem sido usada como uma droga para melhorar o desempenho pelos atletas.
Outras proteínas podem ser isoladas naturalmente, mas é muito mais fácil obter grandes quantidades pela expressão de proteínas a partir do DNA clonado. Um exemplo é o hormônio de crescimento humano, atualmente obtido para uso terapêutico por técnicas recombinantes. O método tradicional de isolamento de cadáveres às vezes resultava na transmissão de doenças. A insulina é outro medicamento utilizado como uma proteína humana recombinante. A maior parte da insulina utilizada pelos pacientes é obtida dessa maneira.
A produção de proteínas a partir de genes clonados é viável, porque os genes podem ser clonados em vetores de expressão. Estas são unidades especializadas de DNA que são projetadas para produzir grandes quantidades de proteína pelo uso de promotores especializados. Esses promotores direcionam a produção da sequência gênica clonada. Estão disponíveis kits personalizados para clonagem e expressão de proteínas.
Células hospedeiras especializadas são necessárias para a produção de uma proteína humana recombinante. Podem ser células bacterianas ou leveduras. Algumas proteínas requerem modificações especiais, como a introdução de açúcares, e são expressas em linhas celulares mais avançadas, como linhas celulares de mamíferos ou insetos.
Para células bacterianas, as proteínas estarão dentro das células, exigindo extração e purificação de proteínas para separá-las das proteínas bacterianas. Isso é facilitado por técnicas especiais que fazem parte do processo de clonagem. Por exemplo, locais de ligação especializados podem ser clonados que permitem que a proteína se ligue a uma matriz e seja facilmente eluída. Isso pode economizar anos de desenvolvimento de métodos de purificação de proteínas. As proteínas humanas recombinantes expressas nas linhas celulares de mamíferos são freqüentemente secretadas nos meios, facilitando seu isolamento e purificação.
Ter os genes para as proteínas disponíveis como clones permite que um cientista faça proteínas personalizadas, alterando-as para que tenham as propriedades desejadas. Por exemplo, alguma insulina recombinante foi geneticamente alterada para ter efeitos diferentes no corpo. A capacidade de alterar essas proteínas é muito útil em pesquisas biológicas.
Ser capaz de expressar uma proteína humana recombinante revolucionou a pesquisa biomédica. Quando um cientista clonou um gene, ele ou ela pode compará-lo a um enorme banco de dados de sequências genéticas conhecidas. Se o gene tiver uma sequência altamente semelhante a uma sequência de um gene de função conhecida, ele poderá prever a função desse gene. Esse conhecimento sugere quais experimentos realizar com o produto do gene, que freqüentemente é uma proteína. Às vezes, não há homologia com outras seqüências de genes, e o cientista não tem idéia da função do gene.
Expressar o produto do gene permite que um cientista teste a função do gene usando técnicas bioquímicas. Isso pode permitir que ele ou ela identifique a função do gene. Além disso, ele ou ela pode fazer experimentos com o RNA mensageiro (mRNA) produzido diretamente a partir do gene e determinar sob quais condições e em quais tecidos o gene é expresso. Esse conhecimento ajuda a diminuir a função do gene e a descobrir se ele codifica uma proteína.
Se um cientista conhece a função de uma proteína, a superexpressão pode fornecer grandes quantidades da proteína para estudar suas propriedades bioquímicas. Ele ou ela pode fazer mutações direcionadas e ver quais efeitos eles têm sobre as propriedades da proteína. Outro motivo para obter grandes quantidades de proteína é cristalizar a proteína e estudar sua estrutura tridimensional. A bioquímica de proteínas pode ser difícil de executar em qualquer sistema, mas era particularmente difícil com proteínas humanas antes do advento de proteínas humanas recombinantes.