Tuesday, December 1, 2009

Protein Sciences (Biomolecular)

Protein Purification is a popular protein science service offered by Blue Sky Biotech.


Other protein science services included but are not limited to the following:
  • FPLC: IEC, IMA, SEC, AC, Buffer-exchange, etc.
  • Microsome preparation
  • Tissue/organ extraction and purification
  • Antibody purification
  • Development of multi-step protocols
  • Activity validation (where applicable)
  • QC supported by MASS Spec service
  • QC by Western Blot and SDS PAGE
Purified recombinant protein is indispensable for drug discovery.  In the early stages of drug discovery, recombinant protein is used for target validation, enzyme characterization, high-throughput screening (HTS), and structural study.  In order to understand a disease target, pharmaceutical scientists must study its interaction with substrates.  For this purpose, researchers need active protein free of impurities which could interfere with their study of its mechanism.  Purity and activity of the recombinant protein are essential:  a pure, active enzyme gives a clean signal and reproducible results.


Blue Sky employees have worked in the Protein Science department of a major pharmaceutical company.  This group and others like it serve almost as "core facilities" in that they provide made-to-order proteins for enzyme characterization, structural study, and HTS.  Our experience in this environment gives us a unique understanding of the requirements for quality, purity, and activity of recombinant proteins. Customers of Blue Sky may rest assured that all purified proteins provided by this firm will meet the most exacting standards.
Protein expression, purification, and characterization are very precise, difficult disciplines.  We at Blue Sky have the expertise to generate the high-quality protein reagents which you need.  


Our most common protein services include the following:
  • Generation of expression strains in E. coli and yeast ( S. cerevisiae, P. pastoris, S. pombe) systems; expression of recombinant protein in E. coli and yeast systems
  • Generation of recombinant baculoviruses and protein expression in insect cells with he baculovirus system
  • Protein purification by affinity, ion-exchange, and size-exclusion chromatography
  • Protein analysis by gel electrophoresis and mass spectrometry
Other, less-common services include the following:
  • Expression of recombinant protein in mammalian cells by plasmid- and retrovirus-based systems
  • Protein purification by reverse-phase HPLC and other methods of chromatography
  • Protein analysis by 2-D electrophoresis, N-terminal sequencing, and other methods
Demystifying Baculoviral Expression Replicability


Insect cells are the preferred module for high-level recombinant protein expression of many disease-relevant protein families. Several popular kit systems exist in the protein expression marketplace, however all common systems utilize baculovirus as a vector for host infection and protein production.


The most challenging element of baculoviral-mediated (baculo) protein expression is low batch-to-batch (lab-to-lab) replicability. Blue Sky has developed a multi-component system which employs Infection Kinetics Monitoring (IKM) technology. This system compiles a suite of real-time cell population measurements, read during the course of viral infection.


In tandem with standard scouting measures (such as Western Blot), IKM substantially decreases the guesswork associated with scale-up baculo expression. This system also obviates the need for laborious baculoviral titration. IKM makes baculo expression more predictable.
Molecular Biology Services
  • Gene synthesis
  • Sub cloning and plasmid construction
  • Vector construction and modification
  • Construct generation
  • Site-directed mutagenesis
  • Genetic (cDNA) cloning
  • In vitro transcription
  • Protein expression scouting
  • Plasmid preparation
Molecular biology drives modern drug discovery.  Drug screening, target validation, and structural studies all require recombinant DNA constructs and proteins.


Though molecular biology techniques are extremely common and widely-used, they can also be very tiresome, tricky, time-consuming, and frustrating.  In addition, equipment for molecular biology is extremely expensive.  In many cases, it is simply more economical to outsource this work than to perform it in-house.


Blue Sky will help you to fulfill your needs for recombinant DNA constructs and for other molecular biology services.  From the initial cloning of your gene of interest to the development of multiple constructs and site-directed mutagenesis, we will provide a comprehensive suite of services to move your project along quickly and smoothly.
Our most common services include the following:
  • Genetic (cDNA) cloning
  • Subcloning and plasmid construction
  • Vector construction and modification
  • Construct generation
  • Site-directed mutagenesis
  • Generation of recombinant baculoviruses
  • Transient and stable transfection of mammalian cells
Tissue Culture & Fermentation
  • Scale-up of E. coli in 10-L/55-L bioreactors
  • Scale-up of yeasts in multiple 10-L bioreactors
  • Scale-up of insect-cell and mammalian expression in bioreactors
  • Optimization of expression in bioreactors
  • Process development for fermentation
  • Perfusion and microcarrier culture
  • Batch, fed-batch, and continuous culture
  • Intracellular and secreted products
  • Stable Cell line production
  • Membrane preparation
Life for the protein scientist would be very easy if every protein could be purified in hundred-milligram quantities from small-scale flask cultures of E. coli.Unfortunately, many proteins require expression in animal-cell systems and culture scale-up.


Blue Sky scientists will take care of the frustrating, laborious work of tissue culture- our clients can save their time for true scientific investigation instead of spending hours ensuring that cultures stay healthy and contamination-free. We have a great deal of experience with insect-cell lines, and in our past work we have grown dozens of different mammalian cell lines.


In similar fashion, Blue Sky will save its clients a great deal of time with bioprocess scale-up services. Using bioreactors, Blue Sky scientists will quickly deliver large quantities of cell paste or conditioned medium.


Our most common services include the following:
  • Insect-cell culture (Sf9, Sf21, HighFive, Drosophila Schneider S2, and other lines)
  • Production and amplification of recombinant baculoviruses in insect cells
  • Process development in baculovirus expression
  • Culture, transient and stable transfection, and subcloning of common mammalian cell lines (293, CHO, COS, 3T3, HeLa, and others.
  • Scale-up of bacterial and yeast cultures in laboratory-scale (up to 10-L) bioreactors
  • Scale-up of insect-cell and mammalian cultures in laboratory-scale (up to 10-L) bioreactors
  • Monoclonal antibody production from established hybridoma lines
Less-common services:
  • Culture, transient and stable transfection, and subcloning of less-common mammalian cell lines
  • Perfusion culture of animal cells

Adult Stem Cells Show Wider Potential Than Previously Thought

Chemists are developing new insights and techniques in an effort to expand the therapeutic potential of stem cells, which includes possible treatments for Parkinson's disease, diabetes, spinal cord injury and other devastating conditions.


Embryonic stem cells are the most versatile stem cells, capable of being transformed into any other cell type, depending on their desired therapeutic use.


Now, researchers at Northwestern University have found new evidence that hematopoietic stem cells, a type of adult stem cell derived from the bone marrow that gives rise to blood cells, are capable of undergoing more diverse transformations than previously thought and could be transformed into a wide variety of tissue types, not just blood cells.


In recent laboratory tests, human megakaryocytes (bone marrow cells that produce blood platelets that are responsible for blood clotting) derived from adult hematopoietic stem cells were, for the first time, reprogrammed into neutrophil-like cells similar to the white blood cells that are responsible for fighting infections, according to study leader E. Terry Papoutsakis.


Insights from this study could help guide similar adult stem cell transformations in other cell types in the future, he says.


Monday, November 30, 2009

CAIRAN TUBUH


I. PENDAHULUAN
I.1.    Ginjal dan Cairan Tubuh
Ginjal terlibat dalam pengaturan beberapa aspek dari komposisi plasma seperti konsentrasi Na, K dan H+ yang paling relevan dengan terapi cairan. Ginjal juga penting dalam pengaturan ion divalen seperti Ca dan Mg. Fungsi utama ginjal adalah mengatur volume plasma, sebab jika fungsi ini tidak efektif atau karena penyakit, hewan tidak hanya akan mengalami shock tetapi juga penurunan fungsi ginjal sehingga volume sirkulasinya berubah. Perbaikan volume sirkulasinya adalah dengan menggantikan volume cairan (terapi cairan) dan mengembalikan fungsi ginjal sehingga dapat mengatur komposisi plasma.
 I.2.    Cairan Tubuh, Na dan K
Air penyusun tubuh terdiri 50-60% dari berat badan dan akan mengalami peningkatan pada hewan yang muda atau kurus, dan lebih sidikit pada hewan yang berlemak. Kehilangan cairan 5% dari berat badan sesara klinis tidak akan tampak tetapi jika melebihi 15% dari berat badan akan menjadikannya sangat regang nyawa apalagi terjadi dalam waktu singkat. Pada dasarnya terapi cairan hanya berkisar 50-150 ml/kgberat badan. Pada hewan yang kehilangan 15% berat badan mungkin hanya kehilangan 25-30% dari air tubuh.
Volume darah kurang lebih 10% dari berat badan termasuk intra cellular fluid dari sel darah merah (RBC). Distribusi cairan tubuh tergantung pada gradien osmotic. Air akan bebas melintasi membran sel dan akan berubah dengan cepat untuk menyeimbangkan sel dengan sekitarnya. Dengan mengatur konsentrasi plasma, ginjal akan mengatur tekanan osmotic cairan intra seluler (ICF) dan cairan ekstra seluler (ECF).
 I.3.    Na dan K
Konstituen osmotic utama ICF adalah K sedangkan ECF adalah Na. Keseimbangan ini diatur oleh system enzimatis yang membutuhkan energi (Na-K ATP-ase ; pompa sodium) yang tidak hanya mengeluarkan Na dari sel tetapi juga membawa K. Ketika tersedia energi yasng cukup, pompa membran yang mengelilingi sel akan membentuk gradien Na dan K yang dapat digunakan untuk mentransfer terlarut yang lain dan air, dengan perpindahan Na yang lebih besar dari K akan menghasilkan voltase yang menopang funsi dari jaringan yang tereksitasi. Hal ini akan mencegah sel dari pembengkakan dan kelebihan air yang terikat pada protein dan terlarut lain dalam ICF.
Ketika fungsi ini gagal atau terjadi kerusakan membran, K plasma akan meningkat, sel akan membengkak dan volume plasma akan menurun, keadaan ini dikenal dengan Sick Cell Syndrome. Pompa sodium akan meningkat aktivitasnya jika K plasma meningkat; insulin akan merangsang aktivitas ini dan sekresinya akan meningkat selama hiperkalaemia. b-adrenergik juga agonis terhadap K kedalam sel. Sekresi aldosteron dari kortek adrenal secara langsung akan terangsang dengan meningkatnya K plasma. Aldosteron akan merangsang mengekresikan K tidak hanya melalui urin tetapi juga melalui cairan usus dan keringat. 
I.4.    Keseimbangan Asam-basa
Hanya Ca plasma yang terikat pada albumin, ion H terikat pada beberapa senyawa. Kebanyakan ion H+ terikat pada buffer.
CO2 + H2O      H2CO3  H+ + HCO3-
H+   a     H2CO3
               HCO3-
H+    a     PCO2
               HCO3-
Paru–paru dan ginjal secara langsung dapat merubah CO2 dan bicarbonat sehingga dapat mempengaruhi pH.
PH = pK + log (HCO3-)            (Handerson-Hasselbalch)
                        s x PCO2
pK = log dari konstanta dissosiasi
s    = adalah faktor solubilitas yang mengubah PCO2 menjadi mmol/lt.
Bicarbonat adalah buffer yang dominan, tetapi haemoglobin juga penting dan mempunyai aktivitas sebagai buffer. Jika terjadi kelebihan ion H+ pada saat asidosis maka akan diubah menjadi bentuk HHb dan akan merubah pH.
                        H+ + Hb-   HHb
I.5.    Fungsi Ginjal
Ginjal secara kontinu akan merubah 5% out put jantung menjadi protein bebas pada urin yang primitif (filtrat glomerulus), dan akan diserap kembali untuk memelihara volume normal plasma. Hal ini terjadi pada tubulus proksimal yang akan mereabsorbsi 66% Na dan Cl, reabsorbsi akan ditingkatkan dengan pengurangan volume dan mengakibatkanvolume ECF meningkat. Tubulus proksimal hanya dapat mempertahankan volume plasma tetapi tidak komposisi plasma yang tergantung banyak pada nefron bagian distal.
Selama pada tubulus proksimal bahan-bahan yang esensial seperti glukosa dan protein akan direabsorbsi penuh, tinggal sampah Na seperti urea dan kreatinin yang akan menjadi konsentrat sebagai urin.
Baru-baru ini ditemukan mekanisme yang memungkinkan untuk mengekresikan kelebihan Na dengan cepat. Dua tipe hormon “Natriuretic” telah ditemukan. Pertama berasal dari otak yang mempengaruhi transport Na, kedua dari atrium jantung yang mempengaruhi filtrasi glomerulus, reabsorbsi Na ddan tekanan arteri.
Di dalam tubulus garam diekstraksi dari urin tanpa air sehingga membuat cairan interstisial medula sangat konsentrat (hipertonic) dan urin menjadi hipotonik. Jika plasma menjadi hipertonik karena kehilangan air, urin akan dipekatkan (hipertonik) untuk menghemat air. Faktor yang mempengaruhi duktus menjadi permeable dan menghemat air. ADH akan disekresikan dari pituitaria posterior. Ketika fungsi tubulus terganggu, ginjal tidak akan membuat urin menjadi hipotonik atau hipertonik dengan baik. Pada tubulus distalis dan duktus kolektivus Na dalam jumlah kecil akan direabsorbsi.
II. GANGGUAN VOLUME DAN KOMPOSISI CAIRAN TUBUH
II.1. Penurunan Volume; Na Plasma; Kehilangan Cairan
Semenjak Na menjadi tulang punggung tekanan osmotik dari ECF, intensitas kehilangan cairan biasanya merefleksikan kehilangan Na. Secara klinik penentuan dehidrasi tidak hanya tergantung pada kehilangan cairan. Pada berbagai kondisi yang melibatkan pelepasan ADH atau kemampuan ginjal untuk menghasilkan urin yang hipertonik dapat meningkatkan kehilangan K, hiperkalsaemia dan pyometra. Peningkatan respirasi dapat meningkatkan kehilangan cairan khususnya pada temperatur yang tinggi dan kelembapan yang rendah.
Jika ada kehilangan garam yang nyata (seperti jatuhnya konsentrasi Na plasma) akan menjadikan keadaan semakin buruk. ECF tidak hanya menurun karena kehilangan secara eksternal tetapi karena ketidakmampuan mempertahankan air melawan tekanan osmotik ICF. Air akan masuk ke dalam sel sampai konsentrasi ICF dan ECF seimbang.
II.2. Hiponatraemia dan Hipernatraemia
Lebih lanjut hiponatraemia dapat disebabkan karena patologis, overhidrasi, retensi air dalam mempertahankan volume plasma (haus dan ADH). Hiponatraemia yang keras dapat menyebabkan gangguan intestinal dan neurologis.
Pada hipernatraemia yang keras (>160 mmol/lt) dapat menyebabkan gejala klinis nonspesifik yang keras seperti konvulsi karena keracunan garam pada babi dan pedet.
II.3.  Potasium
Tidak seperti halnya Na yang menjadi ion esensial ECF, K sangat dominan pada ICF. Penyebab utama kehilangan K adalah anoreksia, peningkatan ekresi urin dan diare. Secara klinis kehilangan K dapat menyebabkan otot lemas, baik otot rangka maupun otot polos. Penyebab utama retensi K adalah deplesi volume yang keras (akibat membawa Na ke distal nefron), kegagalan ginjal akut dan bocornya K dari RBC. Aldosteron menjadi pengatur utama retensi dan ekresi K.
II.4. Kalsifikasi Gangguan Keseimbangan Asam-Basa
¯  Metabolik Asidosis; kehilangan secara primer atau turunya konsumsi bicarbonat, dan pH biasanya menurun meskipun ventilasi paru-paru meningkat yang mengakibatkan penurunan kompensasi pCO2.
Sebab : akumulasi H+, hilangnya bikarbonat, dan menurannya konsentrasi bikarbonat.
Efek    : menurunnya up take O2 oleh Hb, pernapasan dalam dan megap-megap, depresi pusat vasomotor, RBC meningkat regiditasnya, venokontriksi, mempengaruhi distribusi obat (seperti barbiturat) dan aksi hormon, merubah glikolisis dan merubah aktivitas enzim.
Terapi  : metabolik asidosis harus diperbaiki secara bertahap, pemberian prekursor bikarbonat (seperti laktat, asetat dll) dapat menurunkan efek.
¯  Metabolik Alkalosis; kelebihan secara primer bikarbonat (biasanya menurunnya asam lambung). Keadaan ini hampir tidak merubah kenaikan pH karena respon kompensasi (menekan ventilasi untuk meningkatkan pCO2) ditahan keperluan oksigenasi. Ada beberapa efek fisiologis pada respon kompensasi metabolik alkalosis, ventilasi akan tertekan dan pCO2 akan meningkat. Peningkatan pCO2 akan membantu ginjal untuk mempertahankan bikarbonat. Terapi : Bila ginjal secara normal mengatur bikarbonat secara efektif, perbaikan metabolik alkalosis tidak perlu memberikan asam tetapi perlu memperbaiki faktor-faktor yang menghalangi fungsi ginjal.
III. KOMPOSISI DAN PEMILIHAN TERAPI CAIRAN
III.1. Terapi ECF (ECF replacement)
Hartman’s Lactat Ringer Solution ; mempunyai konsentrasi bikarbonat yang menyerupai plasma yang akan memperbaiki asidosis ringan. Hal ini untuk mengatasi isi bikarbonat dari plasma yang asidotik.
Darrow’s Solution ; diformulasikan untuk diare bagi bayi yang kekurangan K+ dan kecenderungan menjadi hipernatraemia. Karena kandungan Na yang rendah dan K yang rendah maka tidak cocok untuk pengobatan awal dari terapi cairan.
III.2. Perbaikan Plasma
Hanya sebagai albumin yang memungkinkan plasma untuk diperbaiki volumenya meskipun tekanan hidrostatiknya cenderung membuat air keluar dari kapiler. Seperti dextan, gelatin dan hidroxyethyl starch. Dextran-70 yang berat mulekulnya menyerupai albumin sangat baik digunakan. Dextran-40 hanya dapat mencapai target ¼-nya dan menyebabkan osmotik deuretik. Dextran-40 BM-nya kecil dan lebih mempunyai tekanan osmotik. Dextran mempunyai kelemahan yaitu dapat bersifat antigenik karena BM-nya tinggi, sedangkan dextran-40 dapat mengalami presipitasi pada kegagalan ginjal akut.
III.3. ECF Alkalinizer
a.       Hartman’s (Laktat Ringer) Solution, relatif lebih aman
b.      Acetat Ringer Solution
c.       McSherry’s atau Rose’s Solution, mengandung K yang cukup tinggi.
III.4. ECF Acidifiers
a.       HCl
b.      NH4Cl
c.       Ringer’s Solution (mengandung ion K), lebih banyak kandungan Cl lebih baik.
III.5. ECF Diluent
-          5% Glukosa
Larutan Pemelihara (maintenance solution)
Hal ini untuk menggantikan minum secara normal dan elektrolit yang terkandung dalam makanan.
III.6. Larutan Nutrisi
Seperti glukosa, alkohol, emulsi lemak, protein, Concentrat tambahan dan vitamin. Hal ini biasanya larutan garam tunggal seperti sodium bikarbonat dan potasium klorida.
III.7. Terapi Hiperkalaemia
Jika potasium plasma melebihi 7 mmol/lt akan menjadi masalah karena dapat menurunkan fungsi jantung.
Ada tiga cara pendekatan yaitu :
a.       Mengembalikan K kedalam sel dengan terapi asidosis dan dengan kombinasi glukosa dan insulin.
b.      Melawan efek K yang merugikan dengan injeksi kalsium boroglukonat.
c.       Meningkatkan ekresi K dengan pertukaran ion secara oral.
III.8. Shock Dan Kehilangan Cairan
Shock secara sederhana adalah gambaran respon fisiologis dari perdarahan. Bagian yang penting dari respon ini adalah vasokontriksi khususnya arteriola. Hal ini untuk menjaga tekanan arteri , tetapi tekanan kapilernya menjadi menurun.
Efek yang merugikan dari shock
a.       Perubahan vaskuler
Perubahan pada tekanan vaskuler (vasokontriksi). Meningkatnya permeabelitas vaskuler.
b.      Perubahan pada darah
Volume darah menurun, viskositasnya menigkat dan kecenderungan untuk menggumpal.
c.       Fungsi Jantung
Depresi yang mengakibatkan komposisi plasma makin buruk karena myocardial depressan factor (MDF).
d.      Komposisi plasma
makin buruk, K+ meningkat, H+ meningkat dan kadang-kadang hipoglisemia.
Klasifikasi Shock
1.      Vasogenik atau Neurogenik shock
Vasodilatasi dapat menjadi faktor primer dikaitkan dengan kompensasi dari vasokontriksi. Vasokontriksi karena akibat rasa sakit yang sangat.
2.      Cardiogenik shock
Karena menurunnya out put jantung yang menyertai kegagalan fungsi jantung. Anafilaktik shock dipicu oleh reaksi antigen-antibodi sehingga meningkatkan konsentrasi histamin dan mediator yang lain dalam sirkulasi.
3.      Endotoxic shock
Diawali dengan hancurnya produk-produk bakteri yang telah mati.
4.      Septic shock
Adanya bakteri dalam sirkulasi. 
Tanda-tanda shock:
-          sirkulasi jantung menurun (ritme dan pulsus)
-          Respirasi menjadi hiperventilasi
-          Temperatur hipotermik
-          Tekanan pada venasentral
-          Urine out put menurun.
Pengobatan shock :
Hipovolaemic shock ; perbaiki volume sirkulasi.
Cardiogenic shock ; meningkatkan konsentrasi inspirasi oksigen, pemberian deuretik (Frusemide 10 mg/kg BB secara intra vena), berikan cardiac glycoside jika deuretik gagal dan vasokonstriktor.
Septic shock; berikan antibiotik, cairan pengganti dan perbaiki fungsi organ.