Zgodovina insulina

Analize

Zgodovina insulina

Morda je najpomembnejše in najpogosteje uporabljeno hormonsko zdravilo v medicinski praksi insulin. Človeški insulin - hormon, ki ga sintetizirajo beta celice trebušne slinavke - igra veliko vlogo v procesih normalnega delovanja človeškega telesa.

Njegova najpomembnejša funkcija je, da celicam telesa zagotovi glavni energetski material, glukozo.

Če insulin ni dovolj, celice ne morejo absorbirati glukoze, se kopičijo v krvi, tkiva in organi doživljajo energetsko stradanje. Ob pomanjkanju insulina se razvije resna bolezen, kot je diabetes mellitus.

Do začetka XX. Stoletja. bolniki s sladkorno boleznijo so umrli v otroštvu ali mlajših letih zaradi različnih zapletov bolezni, skoraj nihče ni mogel živeti več kot 5-7 let po začetku bolezni.

Vloga trebušne slinavke pri razvoju sladkorne bolezni je postala znana šele konec 19. stoletja. Leta 1869 je v Berlinu 22-letni študent medicine, Paul Langergans, s mikroskopom preučil strukturo trebušne slinavke in opozoril na doslej neznane celice, ki tvorijo skupine, ki so bile enakomerno porazdeljene po celotni žlezi, vendar funkcijo teh celic, pozneje imenovanih Langerhansovi otoki., ostala neznana.

Kasneje je Ernst Lako domneval, da je trebušna slinavka vključena v procese prebave. Leta 1889 je nemški fiziolog Oscar Minkowski poskušal dokazati, da je vrednost trebušne slinavke v prebavi spremenjena. Za to je pripravil poskus, v katerem je odstranil žlezo pri zdravem psu. Nekaj dni po začetku eksperimenta je pomočnik Minkowski, ki je spremljal stanje laboratorijskih živali, opozoril na veliko število muh, ki so letele na urin eksperimentalnega psa.

Po pregledu urina je odkril, da pes, ki nima trebušne slinavke, izloča sladkor z urinom. To je bilo prvo opazovanje, ki je povezovalo delo trebušne slinavke in razvoj sladkorne bolezni. Leta 1901 je Eugene Opie dokazal, da diabetes mellitus povzročajo motnje v strukturi trebušne slinavke, in sicer popolno ali delno uničenje Langerhansovih otočkov.

Prvi, ki je lahko izoliral insulin in ga uspešno uporabil za zdravljenje bolnikov, je bil kanadski fiziolog Frederick Banting. Poskus ustvariti zdravilo za sladkorno bolezen Mladi znanstvenik je potisnil tragične dogodke - dva njegova prijatelja sta umrla zaradi sladkorne bolezni. Še pred Bantingom so mnogi raziskovalci, ki so razumeli vlogo trebušne slinavke v razvoju sladkorne bolezni, poskušali izolirati snov, ki bi neposredno vplivala na raven sladkorja v krvi, vendar so se vsi poskusi končali z neuspehom.

Te napake so bile tudi posledica dejstva, da so pankreatični encimi (v glavnem tripsin) uspeli vsaj delno razgraditi molekule insulinskih beljakovin, preden so jih lahko izolirali iz ekstrakta žleznega tkiva. Leta 1906 je Georg Ludwig Zeltser s pomočjo ekstrakta trebušne slinavke uspel doseči nekaj uspeha pri zmanjševanju ravni glukoze v krvi pri poskusnih psih, vendar ni mogel nadaljevati svojega dela. Scott je leta 1911 na Univerzi v Chicagu uporabil vodni ekstrakt trebušne slinavke in opazil rahlo zmanjšanje glikozurije pri poskusnih živalih, vendar svojega nadzornika ni mogel prepričati o pomembnosti njegovih raziskav in kmalu so bili ti poskusi ukinjeni.

Isti učinek je pokazal Izrael Kleiner leta 1919, vendar dela ni zaključil zaradi začetka prve svetovne vojne.

Podobno delo je leta 1921 objavil profesor fiziologije romunske medicinske šole Nicola Paulesco, mnogi pa tudi v Romuniji menijo, da je pionir insulina. Vendar pa zasluga izoliranja inzulina in njegove uspešne uporabe sodi ravno v Fredericka Bantinga.

Banting je delal kot mlajši predavatelj na Oddelku za anatomijo in fiziologijo na kanadski univerzi pod vodstvom profesorja Johna MacLeoda, ki je bil potem ocenjen kot odličen specialist za sladkorno bolezen. Banting je poskušal doseči atrofijo trebušne slinavke s prevezovanjem izločajočih se kanalov (kanalov) 6–8 tednov, pri čemer je Langerhansove otočke ohranil nespremenjene zaradi učinkov encimov trebušne slinavke in pridobili čisti ekstrakt celic teh otočkov.

Za izvedbo tega poskusa so bili potrebni laboratorij, pomočniki in poskusni psi, ki jih Banting ni imel.

Za pomoč se je obrnil k profesorju Johnu MacLeodu, ki se je dobro zavedal preteklih neuspehov pri pridobivanju hormonov trebušne slinavke. Zato Bantinga najprej ni dovolil svojemu laboratoriju. Vendar se Banting ni umaknil in spomladi 1921 je spet prosil MacLeoda, da mu je dovoljeno delati v laboratoriju vsaj dva meseca. Ker je v tem času MacLeod šel v Evropo in je bil laboratorij prost, se je strinjal. Kot asistentka Bantinga je študent 5. letnika dobil Charles Best, ki je dobro preučil metode za določanje krvnega sladkorja in urina.

Za izvedbo eksperimenta, ki je zahteval velike stroške, je moral Banting prodati skoraj vse svoje premoženje.

Več psov je bilo vezanih s kanali trebušne slinavke, potem pa so začeli čakati na njegovo atrofijo. 27. julija 1921 so atrofirali ekstrakt trebušne slinavke, ki je bila psa z oddaljeno trebušno slinavko v prekomi. Po nekaj urah je imel pes padec krvnega sladkorja in urina, aceton pa je izginil.

Nato je bil drugič uveden ekstrakt trebušne slinavke, ki je živela še 7 dni. Morda bi pes živel dlje, toda raziskovalcem je zmanjkalo izvlečkov, saj je bil insulin iz pankreasa psov izjemno delovno intenziven in dolgotrajen.

Kasneje sta Banting in Best začela pridobivati ekstrakt iz trebušne slinavke nerojenih telet, v katerih prebavnih encimov še ni bilo proizvedenih, vendar je bila že sintetizirana zadostna količina insulina. Količina insulina je zdaj dovolj, da poskusnega psa ostane živa do 70 dni. MacLeod, ki se je takrat vrnil iz Evrope, se je postopoma začel zanimati za delo Bantinga in Besta in z njo povezal vse laboratorijsko osebje. Banting, ki je prvotno imenoval pridobljeni ekstrakt pankreasa, na predlog MacLeoda, ga je preimenoval v insulin (iz latinščine. Insula - "otok").

Proizvodnja insulina se je uspešno nadaljevala. 14. novembra 1921 sta Banting in Best poročala o rezultatih svojih raziskav na sestanku Kluba fizioloških revij Univerze v Torontu. Mesec dni kasneje je sledilo poročilo v Združenih državah Amerike v Ameriškem fiziološkem društvu v New Havnu.

Količina ekstrakta, pridobljenega iz trebušne slinavke goveda, zaklanega v klavnici, je začela hitro rasti, zato je bil potreben specialist za zagotovitev finega čiščenja insulina. V ta namen, konec leta 1921, je MacLeod pripeljal na delo slavnega biokemičarja Jamesa Collipa, ki je zelo hitro dosegel dobre rezultate pri čiščenju insulina. Do januarja 1922 so Banting in Best začeli s prvimi kliničnimi preskusi insulina pri ljudeh.

Sprva so znanstveniki injicirali po 10 enot insulina in nato prostovoljca, ki je bil 14-letni deček, Leonard Thompson, ki je trpel za sladkorno boleznijo. Prvo injekcijo so mu dali 11. januarja 1922, vendar ni bil popolnoma uspešen, saj ekstrakt ni bil dovolj prečiščen, kar je pripeljalo do razvoja alergij. Naslednjih 11 dni je Collip trdo delal v laboratoriju, da je izboljšal izvleček, in 23. januarja je fantu dal drugo injekcijo insulina.

Po uvedbi insulina se je fant začel hitro okrevati - prvi je bil, ki ga je insulin shranil. Kmalu je Banting rešil svojega prijatelja, zdravnika Joeja Gilchrista, od prihodnje smrti.

Novica o prvi uspešni uporabi insulina 23. januarja 1922 je postala mednarodna senzacija. Banting in njegovi sodelavci so dobesedno vstali na stotine ljudi s sladkorno boleznijo, zlasti tistih s hudimi oblikami. Napisal je veliko pisem, ki so zahtevali reševanje bolezni, prišli so mu v laboratorij. Vendar pa je bilo v tistem času še vedno veliko pomanjkljivosti - pripravek insulina ni bil dovolj standardiziran, ni bilo nobenega načina samokontrole, in odmerek insulina je bilo treba meriti približno na oči. Zato so se hipoglikemične reakcije organizma pogosto pojavile, ko je raven glukoze padla pod normo.

Nadaljevalo se je izboljšanje inzulina in njegova uvedba v dnevno zdravniško prakso.

Univerza v Torontu je začela prodajati dovoljenja za proizvodnjo insulina različnim farmacevtskim podjetjem in do leta 1923 je ta hormon postal dostopen vsem diabetikom.

Lily (ZDA) in Novo Nordisk (Danska), ki sta še vedno vodilni na tem področju, sta prejela dovoljenje za proizvodnjo zdravil. Bantingu leta 1923. Univerza v Torontu je prejela diplomo doktorja znanosti, izvoljen je bil za profesorja. Za Banting in Best je bil odprt tudi poseben medicinski raziskovalni oddelek, ki jim je bila dodeljena visoka osebna plača.

Leta 1923 sta Bantingu in McLeodu podeljena Nobelova nagrada za fiziologijo in medicino, ki sta jo prostovoljno delila z Bestom in Collipom.

Leta 1926 je medicinski znanstvenik Abel uspel sintetizirati insulin v kristalni obliki. Po 10 letih je danski raziskovalec Hagedorn prejel podaljšan (podaljšan) insulin in 10 let kasneje je nastal nevtralni protamin Hagerdon, ki še vedno ostaja ena izmed najbolj priljubljenih vrst insulina.

Kemično sestavo insulina je ustanovil britanski molekularni biolog Frederick Sanger, ki je leta 1958 za to dobil Nobelovo nagrado. Insulin je postal prvi protein, katerega aminokislinsko zaporedje je bilo popolnoma dekodirano.

Prostorsko strukturo molekule insulina smo določili z metodo rentgenske difrakcije v devetdesetih letih. Dorothy Crouft Hodgkin, ki je prejela tudi Nobelovo nagrado.

Po Bantingu, ki je prejel goveji insulin, so bili opravljeni poskusi z insulinom, pridobljenim iz trebušne slinavke prašičev in krav, pa tudi drugih živali (npr. Kitov in rib).

Molekula človeškega insulina je sestavljena iz 51 aminokislin. Svinjski insulin se od njega razlikuje le v eni aminokislini, v treh kravjih kislinah, kar jim ne preprečuje normalizacije ravni sladkorja. Vendar pa ima insulin živalskega izvora pomembno pomanjkljivost - pri znatnem deležu bolnikov povzroča alergijsko reakcijo. Zato je bilo potrebno nadaljnje delo za izboljšanje insulina. Leta 1955 je bila dešifrirana struktura človeškega inzulina in začelo se je intenzivno delo na njegovi izolaciji.

Prvič so ga leta 1981 omogočili ameriški znanstveniki Gilbert in Lomedico. Nekoliko pozneje je bil pridobljen insulin, pridobljen iz pekarskega kvasa z genskim inženiringom. Insulin je bil prvi človeški protein, sintetiziran leta 1978 z gensko spremenjeno bakterijo E. coli. To je od njega v biotehnologiji začel novo obdobje. Od leta 1982 je ameriško podjetje Genentech začelo prodajati humani insulin, sintetiziran v bioreaktorju. Ta insulin nima alergijskega učinka na človeško telo.

Zgodovina inzulina je ena najbolj znanih zgodb izrednih odkritij v farmakologiji. Pomen odkritja in sinteze insulina je že razviden iz dejstva, da so bila za delo s to molekulo podeljena tri Nobelove nagrade. Diabetes mellitus je še danes neozdravljiva bolezen, saj lahko samo stalne injekcije čarobne medicine rešijo življenja bolnikov.

Vendar popolnost v proizvodnji insulina še ni bila dosežena, ima neželene učinke (npr. Lipodistrofija se pojavi na mestih injiciranja itd.), Zato so prizadevanja za izboljšanje ali spremembo kakovosti sintetiziranih insulinov še vedno v teku.

Zgodovina nastanka insulina;

Morda je najpomembnejše in najpogosteje uporabljeno hormonsko zdravilo v medicinski praksi insulin. Človeški insulin, hormon, ki ga sintetizirajo beta celice trebušne slinavke, igra veliko vlogo v procesih normalnega delovanja človeškega telesa.

Njegova najpomembnejša funkcija je, da celicam telesa zagotovi glavni energetski material, glukozo.

Vloga trebušne slinavke pri razvoju sladkorne bolezni je postala znana šele konec 19. stoletja. Leta 1869 je v Berlinu 22-letni študent medicine, Paul Langergans, preučil strukturo trebušne slinavke z mikroskopom in opozoril na prej neznane celice, ki so tvorile skupine, ki so bile enakomerno porazdeljene po celotni žlezi, vendar funkcije teh celic, pozneje imenovanih Langerhansovi otoki., ostala neznana.

Isti učinek je pokazal Izrael Kleiner leta 1919, vendar dela ni zaključil zaradi začetka prve svetovne vojne.

Za izvedbo tega poskusa so bili potrebni laboratorij, pomočniki in poskusni psi, ki jih Banting ni imel.

Za pomoč se je obrnil k profesorju Johnu MacLeodu, ki se je dobro zavedal preteklih neuspehov pri pridobivanju hormonov trebušne slinavke. Zato Bantinga najprej ni dovolil svojemu laboratoriju. Vendar se Banting ni umaknil in spomladi 1921 je spet prosil MacLeoda, da mu je dovoljeno delati v laboratoriju vsaj dva meseca. Ker je v tem času MacLeod šel v Evropo in je bil laboratorij prost, se je strinjal. Kot asistentka je Banting dobil peto letno dodiplomsko šolo Charles Best, ki je preučil metode za določanje krvi in sladkorja v urinu.

Za izvedbo eksperimenta, ki je zahteval velike stroške, je moral Banting prodati skoraj vse svoje premoženje.

Po uvedbi insulina se je fant začel hitro okrevati - prvi je bil, ki ga je insulin shranil. Kmalu je Banting rešil svojega prijatelja, zdravnika Joeja Gilchrista, od prihodnje smrti.

Nadaljevalo se je izboljšanje inzulina in njegova uvedba v dnevno zdravniško prakso.

Univerza v Torontu je začela prodajati dovoljenja za proizvodnjo insulina različnim farmacevtskim podjetjem in do leta 1923 je ta hormon postal dostopen vsem diabetikom.

Leta 1923 sta Bantingu in McLeodu podeljena Nobelova nagrada za fiziologijo in medicino, ki sta jo prostovoljno delila z Bestom in Collipom.

Prostorsko strukturo molekule insulina smo določili z metodo rentgenske difrakcije v devetdesetih letih. Dorothy Crouft Hodgkin, ki je prejela tudi Nobelovo nagrado.

Po Bantingu, ki je prejel goveji insulin, so bili opravljeni poskusi z insulinom, pridobljenim iz trebušne slinavke prašičev in krav, pa tudi drugih živali (npr. Kitov in rib).

Zanimiva dejstva o odkritju insulina

Prvo zdravilo, ki je uspelo rešiti človeško življenje, je bilo leta 1922 predstavljeno bolnemu najstniku. Narejena je bila iz trebušne slinavke krave in preden je dobila zdravilo, so bila potrebna stoletja mukotrpnega dela, odkritij in spletk, mnogi pa se še vedno prepirajo, kdo je odprl insulin, čeprav so avtorji prejeli Nobelovo nagrado.

Študija

Človeštvo je vedelo za sladkorno bolezen od časa antične Grčije: opažanje, da voda v pacientovem telesu ne ostane, se nenehno žeja, Areteus iz Kapadokije je bolezen imenoval "diabayno" - "prehod skozi". Do začetka dvajsetega stoletja je bilo veliko znanega o sladkorni bolezni in pri tem so imeli psi pomembno vlogo. Poskuse so izvajali kruto: živali so odstranile trebušno slinavko, potem pa so znanstveniki opazili rast sladkorja v telesu (določili smo količino glukoze v urinu in spremljali simptome bolezni). Tako je bilo dokazano, da je sladkorna bolezen neposredno povezana s trebušno slinavko.

Znanstvenik iz Rusije, Leonid Sobolev, je prvi odkril, da za razvoj sladkorne bolezni niso odgovorne vse trebušne slinavke, temveč le del celic (Langerhansovi otočki). To je naredil leta 1900, ko je vezal izločilni kanal trebušne slinavke na psa, kar je pripeljalo do njegove atrofije, a ker so Langerhansovi otočki ostali nedotaknjeni, žival ni razvila sladkorne bolezni. Čeprav se je znanstvenik iz Rusije gibal v pravo smer, je umrl, ne da bi končal raziskavo.

Nato so znanstveniki ugotovili, da na razvoj bolezni vpliva pomanjkanje biološko aktivnih snovi, ki se proizvajajo v teh celicah in prispevajo k absorpciji glukoze v telesu in za njegovo proizvodnjo (leta 1916 je nemški Charpy-Schafer poimenovala te snovi: latinska beseda "insula" pomeni otok).

Zamisel, da je sladkorno bolezen mogoče zdraviti z dajanjem insulina navzven, se je pojavila skoraj takoj, ko je bila odkrita, vendar so bili vsi poskusi neuspešni. Get hormon v svoji čisti obliki ni deloval, in pri požiranju zdravilo je bilo uničeno zaradi delovanja prebavnih sokov.

Prvo sintezo insulina bi lahko naredil francoski raziskovalec GLay. V kanale trebušne slinavke psičnega olja je injiciral, kar je pripeljalo do atrofije organa, Langerhansovi otočki pa so ostali nedotaknjeni. Od atrofirane žleze je Gley naredil raztezanje in injiciral psa, ki je zaradi odstranjene trebušne slinavke razvil sladkorno bolezen. Žival ni umrla, medtem ko je zdravilo injicirano v njeno telo.

Gley ni pripisal nobenega pomena svojemu odkritju, podal podrobne opise raziskav, leta 1905 pa je deponiral Pariško biološko društvo za skladiščenje, kjer so dolga leta zbrali prah v sefu.

Sinteza

Uradno verjamemo, da je prva oseba, ki je ugotovila, kako narediti sintezo insulina, kanadski, Frédéric Banting, ki je delil svojo idejo z profesorjem Johnom MacLeodom: za izvedbo poskusov je bil potreben laboratorij z dobro opremo in MacLeod ga je lahko zagotovil. Profesor je sprva zavrnil dodelitev prostora za poskuse in se je strinjal samo zato, ker naj bi potoval v Evropo in laboratorija ni posebej potreboval.

Zato je bilo sodelovanje pri razvoju minimalno in je dejal, da je treba ob vrnitvi s počitnic dokončati vse delo, torej dva meseca kasneje (znanstveniki niso izpolnili roka, ki ga je določil MacLeod, profesor, ki se vrača, pa jih je želel izgnati iz laboratorija, vendar ga je uspel prepričati). Pomoč Bantingu je vzela enega najbolj obetavnih študentov medicine Charlesa Besta, ki ga je zelo zanimala ideja sinteze insulina.

Prvi poskusi so izvedli Banting in Best na psih. Prejeli so izvleček psa iz atrofirane trebušne slinavke (trajalo je približno dva meseca), potem pa so dali injekcijo v komi, ki je bila odstranjena iz žleze. Dejstvo, da so na pravi poti, je postalo jasno, ko je žival živela sedem dni po injekciji, ko je zdravilo vbrizgavalo in spadalo v komo, ko je bila injicirana injekcija. V tem času so znanstveniki nenehno merili nivoje glukoze. To je bil prvič, da je kdorkoli prišel iz diabetične kome (v tistem času ni bilo znano o raziskavah Francozov).

Zgodba se je začela kasneje: znanstveniki niso izdali patenta in so prenesli pravico do odprtja univerze. MacLeod je, ko je razumel pomen odkritja, začel z aktivno dejavnostjo, je pritegnil vse perspektivne zaposlene in začel proizvajati insulinska zdravila. Posebno vlogo pri tem je imel biokemik John Collip: uspel je tako, da ni bilo potrebe po vezavi kanalov in čakalnem času, dokler se pankreas ne pokvari.

Znanstveniki so preusmerili svojo pozornost s psov na krave in čez nekaj časa so odkrili, da imajo zarodki veliko več Langerhansovih otočkov kot odrasle živali. Rezultati z vsako izkušnjo so bili vedno bolj uspešni, znanstveniki pa so lahko podaljšali življenje psa na sedemdeset dni. Leta 1922 je zdravilo najprej dajalo umirajočemu dečku in ga vrnilo v življenje.

Nagrada

Po tem je MacLeod na sestanku Združenja ameriških zdravnikov pripravil poročilo, ki ga je spremenilo, kot da je odkril. Hkrati je začel aktivno promovirati zdravilo, saj je imel za to povezave. Še vedno ni mogel molčati o vlogi Bantinga, vendar je bila vloga drugih znanstvenikov zmanjšana. Zato je bila Nobelova nagrada za odkritje insulina podeljena le njemu in Bantingu.

Z dejstvom, da je MacLeod dobil nagrado, Best pa je ostal brez dela, se je Basting močno razhajal in začel javno govoriti o tem, kako so bili izvedeni poskusi, o vlogi MacLeoda, ne da bi pozabili omeniti, kaj palice dajo v kolesa uglednega znanstvenika. Velik škandal je pripeljal do dejstva, da nihče ni odšel, da bi prejel nagrado, kasneje pa je bil razdeljen med štiri znanstvenike: Basting se je delil z Bestom, Mcleod z Collipom.

Francoski znanstvenik Gray se je, ko je izvedel za nagrado, odločil, da bo dokazal, da je avtor izuma, za katerega so bile njegove zapiske pripravljene v prisotnosti prič. Umiril se je šele potem, ko je Hermann Minkowski, ki se je rodil v Litvi, ki je bil takrat del Rusije, a živel in delal v Nemčiji, povedal o možnosti, da bi francosca prišel na sodišče zaradi skrivanja informacij, ki bi lahko rešile več kot eno življenje. tisoč ljudi.

Proizvodnja zdravil

Od leta 1926 se proizvodnja inzulina v velikem obsegu proizvaja v vodilnih farmacevtskih podjetjih in v zadnjem času proizvaja jeklo v Rusiji. Sprva je bil hormon narejen iz trebušne slinavke goveda, vendar je pogosto povzročal alergije, saj se ni ujemal s tremi aminokislinami človeka.

Nato so začeli izdelovati svinjski insulin (razlika v eni aminokislini), ki jo človeško telo bolje absorbira, možne pa so tudi alergije. Zato je bila sprejeta odločitev za proizvodnjo sintetičnega insulina, ki bi bil popoln analog človeka. Tukaj je prišlo do reševanja genskega inženiringa, predvsem biokemije.

Pred tem je treba opozoriti, da so vsi proteini polimeri, sestavljeni iz fragmentov aminokislin. Hkrati so v tvorbo polimerov, potrebnih za proizvodnjo insulina, vključene samo aminokisline, ki imajo med karboksilno skupino in amino skupino le en ogljikov atom.

Čeprav obstaja veliko aminokislin, le 51 aminokislinskih ostankov sodeluje pri nastajanju insulina, zaradi česar je hormon ena najkrajših beljakovinskih verig.

Da bi dobili insulin, morajo biti aminokisline povezane v strogo določenem vrstnem redu (sicer lahko dobite molekulo, ki nima nič skupnega s tem, kar živ organizem proizvaja), kar je bilo opravljeno med poskusi.

Po določenem času so lahko znanstveniki s pomočjo genskega inženiringa in biokemije organizirali proizvodnjo insulina, da bi v poseben hranilni medij spravili seve kvasovk in gensko spremenjenih E. coli, ki so sposobni proizvajati humani gensko spremenjen insulin. Količina proizvedene snovi je bila tako velika, da znanstveniki verjamejo, da bo tako redčenje hormonov kmalu nadomestilo insulin živalskega izvora.

Shranjevanje

Po uradnih podatkih število diabetikov v Rusiji presega tri milijone ljudi, zato se veliko pozornosti posveča proizvodnji insulina. Trenutno je v Rusiji razvita tehnologija za proizvodnjo gensko spremenjenega insulina. Toda število zdravil, ki jih proizvede Rusija za tako veliko število bolnikov, ni dovolj. Zato, poleg insulina, sproščenega v Rusiji, država kupi veliko število zdravil v tujini, kar zagotavlja potrebne pogoje za shranjevanje insulina v skladiščih.

Ko govorimo o shranjevanju insulina v Rusiji, je treba opozoriti, da se neodprta viala običajno shrani približno dve do tri leta. Za zagotovitev, da se insulin ne poslabša, je zelo pomembno upoštevati pogoje shranjevanja insulina. Pred shranjevanjem insulina je treba upoštevati, da je idealna temperatura shranjevanja od 6 do 8 ° C.

Skladiščenje insulina je zaželeno na stranskih vratih, stran od zamrzovalnika (zamrzovanje je nesprejemljivo, saj se njegova struktura spreminja). Nekaj ur pred injiciranjem in redčenjem ga morate izvleči iz hladilnika in držati pri sobni temperaturi.

Odprta viala je shranjena pri sobni temperaturi (do 25 ° C), stran od sončne svetlobe in ogrevalnih naprav. Uporabljajte največ štiri tedne. Če se je raztopina motila, se je pojavila oborina, ki ni dobra in jo je treba zavreči.

Zgodovina insulina, ki je izumil insulin

Kar se mene tiče, bi moral vsak diabetik poznati zgodovino njegove bolezni. To znanje daje popoln občutek za nadzor nad boleznijo, hkrati pa jo tudi bolj resno obravnava. Zato bomo danes govorili o insulinu - glavnem hormonu, ki nadzoruje našo raven sladkorja. V tem članku bomo pregledali celotno kronologijo študije insulina od njegovega odkrivanja (odkritja insulina) do industrijske proizvodnje.

Začetek raziskovanja...

Prva raziskava, povezana z insulinom, se je pojavila leta 1869. Mladi znanstvenik je raziskoval trebušno slinavko s pomočjo mikroskopa, ki se je pred kratkim pojavil v njem. Opozoril je na nenavadno nabiranje celic. Kasneje se bodo imenovali Langerhansovi otoki. Potem ni vedel, zakaj obstajajo, samo predlagal, da so potrebni za regulacijo prebave. Paul Langergans je doktorsko disertacijo posvetil tem celicam.

Dvajset let kasneje, leta 1889, se je določen fiziolog Oskar Minkowski odločil, da zavrne vse raziskave o trebušni slinavki in dokaže, da nima nič opraviti s prebavo. Odstranil je žlezo od psa, vendar je po nekaj dneh opazil, da sta skupaj z urinom sproščena sladkorja in sladkorja. Takrat so prvič znanstveniki povezali trebušno slinavko s sladkorno boleznijo. Mimogrede, Minkowski ni nikoli postal znan v znanstvenih krogih, in ni naredil nobenih pomembnejših odkritij. Morda ni nikoli sprejel dejstva, da je osakal ubogo žival...

Odkritje insulina

Leta 1900 je L. V. Sobolev znanstveno potrdil, da Langerhansovi otočki izločajo določen hormon, ki uravnava procese ogljikovih hidratov v telesu. Predlagal je tudi metodo pridobivanja tega hormona pri novorojenčkih, saj so njihovi otočki zelo dobro razviti. Za najbolj radovedne bi bilo zanimivo dejstvo, da je Sobolev delal v istem laboratoriju s samim Pavlovom. Preveč tesen znanstveni svet, ki ne pravi...

V naslednjih desetletjih so mnogi znanstveniki poskušali dobiti zdravilo za sladkorno bolezen iz hormona trebušne slinavke (takrat se ime insulina ni pojavilo). Znanstveni voditelji, ki niso verjeli v resnost raziskav, so preprečili enega znanstvenika, Kleinerju je preprečila prva svetovna vojna, romunski znanstvenik Paulesco je objavil svoje raziskave, vendar ni nadalje napredoval pri metodah za izolacijo.

In šele leta 1922 je skupini znanstvenikov z Univerze v Torontu uspelo narediti prvo injekcijo insulina 14-letnemu dečku s sladkorno boleznijo. Pred tem so pred leti potekali poskusi na psih, ki so temeljili na raziskavi Sobolev. Znanstveniki, ki so naredili ta znanstveni preboj, so se imenovali Banting, Mcleod, Best in Collip.

Zgodovina insulina. Poglejte v preteklost

Po podatkih Mednarodne diabetične zveze s sladkorno boleznijo je trenutno 542.000 otrok, mlajših od 14 let, 415 milijonov odraslih in do leta 2040 naj bi število ljudi s sladkorno boleznijo doseglo 642 milijonov 1.

Povečanje števila sladkornih bolnikov je gotovo povezano s spremembami življenjskega sloga (zmanjšanje telesne aktivnosti), prehranjevalnimi navadami (uživanje živil, bogatih z lahko prebavljivimi ogljikovimi hidrati, živalskimi maščobami), hkrati pa kaže, da zaradi odkritja sodobnega zniževanja sladkorja zdravil, ustvarjanje metod za obvladovanje bolezni, razvoj algoritmov za diagnosticiranje in zdravljenje zapletov sladkorne bolezni, pričakovana življenjska doba ljudi s sladkorno boleznijo, pa tudi izboljšanje kakovosti _________

Človeštvo o sladkorni bolezni pozna že 3,5 tisoč let (kot je znano, prva razprava, ki opisuje bolezen, egiptovski papirus Herbes, sega v leto 1500. pr. N. Št.), Vendar pa se jih je le 90 pojavilo pri zdravljenju te resne bolezni. pred leti, ko je sladkorna bolezen, tudi prva vrsta, prenehala biti smrtna kazen.

Predpogoji za ustvarjanje insulina

Že v 19. stoletju so med obdukcijo bolnikov, ki so umrli zaradi sladkorne bolezni, opazili, da je bila v vseh primerih trebušna slinavka hudo poškodovana. V Nemčiji leta 1869 je Paul Langergans odkril, da v tkivih trebušne slinavke obstajajo določene skupine celic, ki niso vključene v proizvodnjo prebavnih encimov.

Leta 1889 je v Nemčiji fiziolog Oscar Minkowski in zdravnik Joseph von Mehring eksperimentalno dokazal, da odstranitev trebušne slinavke pri psih vodi do razvoja diabetesa. To jim je omogočilo, da domnevajo, da trebušna slinavka izloča določeno snov, ki je odgovorna za presnovo telesa 2. Hipoteze Minkowskega in Mehringa so odkrile nove in nove potrditve, v prvem desetletju 20. stoletja pa je preučevanje razmerja med sladkorno boleznijo in otočkom pankreasa Langerhansov otoček, odkritje endokrinega izločanja, dokazalo, da ima določena snov, ki jo izločajo Langerhansove celice otočkov vodilno vlogo. pri uravnavanju presnove ogljikovih hidratov 3. Pojavila se je zamisel, da se lahko, če se ta snov izolira, uporabi za zdravljenje sladkorne bolezni, vendar pa so rezultati nadaljevanja poskusov Minkowskega in Merkinga, ko je bil ekstrakt dan psom po odstranitvi trebušne slinavke, ki je v nekaterih primerih privedel do zmanjšanja glikozurije, in uvedba ekstrakta je povzročila povišanje temperature in druge stranske učinke.

Evropski in ameriški znanstveniki, kot sta Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4, Israel Kleiner, so uvedli ekstrakt trebušne slinavke za diabetične bolnike, vendar zaradi velikega števila stranskih učinkov in težav, povezanih s financiranjem, niso uspeli dokončati poskusov.

Ideja Fredericka Bantinga

Leta 1920 je 22-letni kirurg Frederick Banting poskušal odpreti svojo prakso v majhnem kanadskem mestu, medtem ko je poučeval na Univerzi zahodnega Ontarija. V ponedeljek, 31. oktobra, naj bi Banting študentom povedal o presnovi ogljikovih hidratov - temi, v kateri sam ni bil močan, in da bi se bolje pripravil, je Banting prebral nedavni članek M. Barrona, ki je bil opisan pozno v nedeljo zvečer, v katerem je opisal blokado trebušne slinavke. duktalni žolčni kamni in nastala atrofija acinarnih celic (celice, odgovorne za eksokrino funkcijo) 2. Istega dne je Banting zapisal svojo idejo: „Prebojne pankreatične pasove pri psih. Počakajte na atrofijo acinov, izolirajte skrivnost od celic otočkov, da bi olajšali glukozurijo. «5 Banting je zato, ker ni uspel doseči prakse, odšel na univerzo v Torontu, svojo alma mater, kjer se je obrnil na profesorja Johna MacLeoda, enega vodilnih strokovnjakov za presnovo ogljikovih hidratov. Čeprav je profesor sprejel idejo o Bantingu brez navdušenja, je za kirurga izpostavil laboratorij z minimalno opremo in 10 psov. Asistent Banting je postal študent Charles Best Best. Poleti 1921 se je začel eksperiment.

Banting in Best sta začela svoje raziskave z odstranitvijo trebušne slinavke pri psih. Pri nekaterih živalih so raziskovalci odstranili trebušno slinavko, v drugih pa so vezali kanal za trebušno slinavko in čez nekaj časa odstranili žlezo. Nato smo atrofirali pankreas postavili v hipertonično raztopino in zamrznili. Snov, pridobljena kot rezultat tega po odmrznitvi, je bila dana psom z odstranjeno trebušno slinavko in ambulanto za sladkorno bolezen. Raziskovalci so zabeležili zmanjšanje ravni glukoze in izboljšanje dobrega počutja živali. Profesor MacLeod je bil navdušen nad rezultati in se odločil, da bo še naprej dokazoval, da Banting in Bestov »ekstrakt trebušne slinavke« resnično deluje.

Novi rezultati poskusov z uporabo trebušne slinavke goveda so omogočili razumevanje, da je mogoče to storiti brez zapletenega postopka vezave pankreasnega kanala.

Konec leta 1921 se je raziskovalni skupini pridružil Bertin Collip, biokemik. Z njim, z uporabo frakcijskih padavin z različnimi koncentracijami alkohola in drugimi metodami čiščenja, dobimo izvlečke pankreasnih otočkov, ki jih lahko varno vnesemo v človeško telo. Je učinkovita in nestrupena snov in je bila uporabljena v prvih kliničnih preskušanjih 6.

Klinična preskušanja

Sprva sta Banting in Best doživela prejeti insulin. Zaradi uvedbe zdravila so imeli oba občutek šibkosti, vrtoglavice, vendar niso opazili toksičnih učinkov zdravila.

Prvi bolnik s sladkorno boleznijo, ki je 11. januarja 1922 prejel insulin. postal 14-letni deček Leonard Thompson. Po prvi injekciji 15 ml insulina ni bilo bistvenih sprememb v bolnikovem stanju, raven glukoze v krvi in urinu se je nekoliko zmanjšala, poleg tega pa je bolnik razvil sterilni absces. Ponovljeno injiciranje je bilo opravljeno 23. januarja, v odgovor na normalno raven glukoze v krvi bolnika pa se je vsebnost glukoze in ketonov v urinu zmanjšala, sam fant pa je opazil izboljšanje svojega zdravstvenega stanja 7.

Eden prvih bolnikov, ki so prejeli insulin, je bila hči vodje Vrhovnega sodišča ZDA, Elizabeth Heges Goshet. Presenetljivo je, da je pred začetkom zdravljenja z insulinom imela sladkorno bolezen 4 leta, zdravljenje, ki ji je omogočilo, da živi do tega dne, je bila huda prehrana (približno 400 kcal na dan). Elizabeth je živela na insulinskem zdravljenju, dokler ni bila stara 73 let in je imela tri otroke.

Nobelova nagrada

Leta 1923 je Nobelov odbor podelil nagrado na področju fiziologije in medicine Bantingu in MacLeodu, kar se je zgodilo le 18 mesecev po prvem poročilu o zdravilu na srečanju Združenja ameriških zdravnikov. Ta odločitev je poslabšala že tako težko razmerje med znanstveniki, ker Banting je verjel, da je McLeodov prispevek k izumu insulina zelo pretiran, po Bantingu pa bi morala biti nagrada razdeljena med njega in njegovega pomočnika Best. Da bi obnovil pravičnost, je Banting del svoje nagrade delil z Bestom in MacLeodom z biokemikom Collipom 8.

Patent za ustvarjanje insulina, ki so ga imeli znanstveniki Banting, Best in Collip, so znanstveniki prodali za 3 $ na Univerzo v Torontu. Avgusta 1922 je bil sklenjen sporazum o sodelovanju s farmacevtsko družbo Eli Lilly in C o, ki je pomagal vzpostaviti proizvodnjo zdravil v industrijskem obsegu.

Po izumu insulina je minilo več kot 90 let. Zdravila tega hormona se izboljšujejo, od leta 1982 so bolniki že prejemali humani insulin, v devetdesetih letih pa so se pojavili analogi humanega insulina - zdravila z različnim trajanjem delovanja, vendar se moramo spomniti ljudi, ki so stali na začetku tega zdravila, ki vsak dan prihrani milijone ljudi. ljudi

Zgodovina odkrivanja insulina

Insulin kot peptidni hormon, ki se proizvaja v beta celicah Langerhansovih otočkov trebušne slinavke. Zagotavljanje prepustnosti celičnih membran za molekule glukoze kot glavne funkcije. Razvrstitev pripravkov insulina in prejem.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja preprosto. Uporabite spodnji obrazec.

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki uporabljajo znanje v svojem študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Objavljeno dne http://www.allbest.ru/

Uvod

Insulimn (iz lat. Insula - otok) - peptidni hormon, nastane v beta celicah Langerhansovih trebušnih slinavk. Ima večplasten učinek na presnovo v skoraj vseh tkivih.

Glavna funkcija insulina je zagotoviti prepustnost celičnih membran za molekule glukoze. V poenostavljeni obliki lahko rečemo, da se ne le ogljikovi hidrati, ampak tudi vsa hranila delijo na glukozo, ki se uporablja za sintezo drugih molekul, ki vsebujejo ogljik, in je edina vrsta goriva za celične elektrarne - mitohondrije. Brez insulina prepustnost celične membrane do glukoze pade 20-krat, celice pa umrejo od stradanja, presežek sladkorja pa se raztopi v krvi.

Oslabitev izločanja insulina zaradi uničenja beta celic - absolutno pomanjkanje insulina - je ključni element pri patogenezi diabetesa mellitusa tipa 1. t Kršitev učinka insulina na tkivo - relativno pomanjkanje insulina - ima pomembno mesto pri razvoju sladkorne bolezni tipa 2. t

Zgodovina odkrivanja insulina

Zgodovina odkrivanja insulina je povezana z imenom ruskega zdravnika I.M. Sobolev (druga polovica 19. stoletja), ki je dokazal, da raven sladkorja v človeški krvi ureja poseben hormon trebušne slinavke.

Leta 1922 je insulin, izoliran iz trebušne slinavke živali, prvič predstavil desetletnemu diabetičnemu fantu. rezultat je presegel vsa pričakovanja, leto kasneje pa je ameriška družba Eli Lilly izdala prvi živalski insulinski pripravek.

Po prejemu prve industrijske serije inzulina v naslednjih nekaj letih je bil prečrtan velik način njegove izolacije in čiščenja. Posledično je hormon postal na voljo bolnikom s sladkorno boleznijo tipa 1. insulinska hormonska membrana trebušne slinavke

Leta 1935 je danski raziskovalec Hagedorn optimiziral delovanje insulina v telesu s predlogom za podaljšano zdravljenje.

Prvi insulinski kristali so bili pridobljeni leta 1952, leta 1954 pa je angleški biokemik G. Senger dešifriral strukturo insulina. Razvoj metod za čiščenje hormona iz drugih hormonskih snovi in produktov razgradnje insulina je omogočil pridobitev homogenega insulina, imenovanega enokomponentni insulin.

V zgodnjih 70. letih. Sovjetski znanstveniki A. Yudaev in S. Shvachkin predlagala kemično sintezo insulina, vendar je izvajanje te sinteze na industrijski ravni je bilo drago in nedonosnih.

V prihodnosti se je postopno izboljšala stopnja čiščenja insulinov, kar je zmanjšalo težave, ki jih povzročajo alergije na insulin, okvarjeno delovanje ledvic, okvaro vida in odpornost na imunski insulin. Najučinkovitejši hormon je bil potreben za nadomestno zdravljenje pri sladkorni bolezni - homologni insulin, tj. Humani insulin.

V osemdesetih letih je napredek v molekularni biologiji omogočil sintezo obeh verig človeškega inzulina z uporabo E.coli, ki sta bili nato povezani v biološko aktivno hormonsko molekulo, rekombinantni insulin pa je bil pridobljen na Inštitutu za bioorgansko kemijo Ruske akademije znanosti z gensko spremenjenimi sevi E.coli.

Uporaba afinitetne kromatografije je pomembno zmanjšala vsebnost kontaminirnih proteinov z višjo molekulsko maso kot insulin v pripravku. Takšni proteini vključujejo proinzulin in delno razcepljene proinsuline, ki so sposobni inducirati produkcijo antiinsulinskih protiteles.

Uporaba človeškega insulina od samega začetka zdravljenja zmanjša pojav alergijskih reakcij. Človeški insulin se hitreje absorbira in ima, ne glede na obliko zdravila, krajši čas delovanja kot živalski insulin. Človeški insulini so manj imunogeni kot svinjina, zlasti mešani goveji in prašičji insulini.

Tipi insulina

Pripravki insulina se razlikujejo po stopnji čiščenja; vir prejema (govedo, prašiči, ljudi); snovi, dodane raztopini insulina (podaljšanje njenega delovanja, bakteriostatiki itd.); koncentracija; vrednost pH; možnost mešanja ICD s SDI.

Pripravki insulina se razlikujejo glede na vir. Prašičji in goveji insulin se od človeka razlikuje po aminokislinski sestavi: bovini v treh aminokislinah in prašičih v eni. Ni presenetljivo, da se pri zdravljenju z govejim insulinom neželeni učinki pojavijo veliko pogosteje kot pri zdravljenju s prašičjim ali humanim insulinom. Te reakcije so izražene v imunološki odpornosti proti insulinu, alergiji na insulin, lipodistrofiji (sprememba podkožne maščobe na mestu injiciranja).

Kljub očitnim pomanjkljivostim govejega insulina se še vedno široko uporablja v svetu. In vendar, imunološko, so pomanjkljivosti govejega insulina očitne: v nobenem primeru ni priporočljivo, da se predpiše bolnikom z na novo diagnosticirano sladkorno boleznijo, nosečnicami ali za kratkotrajno insulinsko zdravljenje, na primer v perioperativnem obdobju. Tudi negativne lastnosti govejega insulina se ohranijo, kadar se uporabljajo v mešanici s prašiči, zato se pri zdravljenju teh kategorij bolnikov ne sme uporabljati tudi mešanih (prašičji + goveji) insulini.

Pripravki humanega insulina za kemijsko strukturo so popolnoma identični humanemu insulinu.

Glavni problem biosintetične metode pridobivanja humanega insulina je popolno čiščenje končnega produkta iz najmanjših nečistoč uporabljenih mikroorganizmov in njihovih presnovnih produktov. Nove metode nadzora kakovosti zagotavljajo, da človeški biosintetični insulin ne vsebuje nobenih škodljivih nečistoč; zato njihova stopnja čiščenja in učinkovitost zniževanja glukoze izpolnjujejo najvišje zahteve in so skoraj enaki. Neželeni stranski učinki, odvisno od nečistoč, teh zdravil nimajo insulina.

Trenutno se v medicinski praksi uporabljajo tri vrste insulinov:

- kratkega dosega s hitrim začetkom učinka;

- povprečno trajanje ukrepa;

- dolgim delovanjem s počasnim učinkom.

Tabela 1. Značilnosti komercialnih pripravkov insulina

Primeri (trgovska imena)

Metilparaben m-krezol fenol

NaCl glicerin Na (H) PO4 Na acetat

Človek Svinjski bik

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS insulin za injekcije (ZSSR, ni več proizveden)

Človek Svinjski bik

Protafan-NM, humano-protafan-MS protamin-insulin (ZSSR, ni več proizveden)

Človek Svinjski bik

Monotard-NM, Humulin-cink Monotard-MS, Lente-MS Lente

Kratkodelujoči insulin (ICD) - navaden insulin - je kratko delujoč kristalni insulin, ki je topen pri nevtralnem pH, katerega učinek se razvije v 15 minutah po subkutani uporabi in traja 5-7 ur.

Prvi podaljšani insulin (SDI) je nastal v poznih 30-ih letih, tako da so lahko bolniki injicirali manj pogosto kot pri uporabi ICD-ja, če je bilo mogoče enkrat na dan. Za povečanje trajanja delovanja se vsi drugi pripravki insulina modificirajo in, če so raztopljeni v nevtralnem mediju, tvorijo suspenzijo. Vsebujejo protamin v fosfatnem pufru - protamin cink-inzulin in NPH (nevtralni protamin Hagedorn) - NPH-insulin ali različne koncentracije cinka v acetatnem pufru - insulin ultralente, trak, sedemdeset.

Srednje trajni pripravki insulina vsebujejo protamin, ki je beljakovina povprečnega m. 4400, bogata z argininom in pridobljena iz mavričnega šarenke. Za oblikovanje kompleksa je potrebno razmerje protamina in insulina 1:10. Po subkutani uporabi so proteolitični encimi uničili protamin, kar omogoča, da se insulin absorbira.

NPH-insulin ne spremeni farmakokinetičnega profila regulatornega insulina z njim. NPH-inzulin je bolj zaželen kot inzulinski trak kot sestavni del povprečnega trajanja delovanja v terapevtskih mešanicah, ki vsebujejo običajni insulin.

V fosfatnem pufru vsi insulini zlahka tvorijo kristale s cinkom, toda samo kristali govejega insulina so dovolj hidrofobni, da zagotovijo počasno in enakomerno sproščanje insulina, značilnega za ultralente. Cinkovi kristali prašičjega inzulina se raztopijo hitreje, učinek pride prej, trajanje delovanja je krajše. Zato ni zdravila ultralente, ki vsebuje samo prašičji inzulin. Monokomponentni prašičji insulin se proizvaja pod imenom suspenzija insulina, insulin nevtralna, insulin izofan, insulinski aminokinurid.

Insulinski trak je mešanica 30% insulina semilenta (amorfni insulinski precipitat z cinkovimi ioni v acetatnem pufru, katerega učinek razmeroma hitro razpade) s 70% insulina ultralente (slabo topen kristalni cinkov insulin, ki ima poznejši začetek in podaljšano delovanje). Ti dve komponenti zagotavljata kombinacijo z relativno hitro absorpcijo in stabilnim dolgoročnim delovanjem, zaradi česar je inzulinski trak priročno terapevtsko sredstvo.

Proizvodnja insulina

Človeški insulin se lahko proizvaja na štiri načine:

1) popolna kemijska sinteza;

2) ekstrakcija iz trebušne slinavke osebe (obe metodi nista primerni zaradi neučinkovitosti: nezadosten razvoj prve metode in pomanjkanje surovin za množično proizvodnjo po drugi metodi);

3) s polsintetično metodo z uporabo encimsko-kemijske substitucije na položaju 30 B-verige amino kisline alanina v prašičnem insulinu s treoninom;

4) biosintetična metoda za tehnologijo genskega inženiringa. Zadnji dve metodi omogočata pridobitev humanega insulina visoke čistosti.

Trenutno se humani insulin večinoma dobiva na dva načina: s spreminjanjem svinjskega insulina s sintetično-encimsko metodo in z metodo genskega inženiringa.

Insulin je bil prvi protein, pridobljen za komercialne namene z uporabo tehnologije rekombinantne DNA. Obstajata dva glavna pristopa za pridobivanje gensko spremenjenega humanega insulina.

V prvem primeru ločeni (različni sevi proizvajalcev) proizvajajo obe verigi, ki ji sledi zlaganje molekule (tvorba disulfidnih mostov) in ločevanje izooblik.

V drugem pripravku v obliki prekurzorja (proinzulina), ki mu sledi encimsko cepitev s tripsinom in karboksipeptidazo B v aktivno obliko hormona. Trenutno je najprimernejše, da dobimo insulin kot prekurzor, ki zagotavlja pravilno zapiranje disulfidnih mostov (v primeru ločene proizvodnje verig izvedemo zaporedne cikle denaturacije, ločevanje izooblik in renaturacijo).

V obeh pristopih je mogoče tako posamično pridobiti izhodne komponente (A in B verige ali proinzulin) in kot del hibridnih proteinov. Poleg A- in B-verig ali proinzulina je lahko prisotna tudi v sestavi hibridnih proteinov:

- nosilni protein, ki prenaša fuzijski protein v periplazmični prostor celice ali gojišča;

- komponento afinitete, ki močno olajša izbiro hibridnega proteina.

Hkrati sta lahko obe komponenti sočasno prisotni v sestavi hibridnega proteina. Poleg tega lahko pri ustvarjanju hibridnih proteinov uporabimo načelo večdimenzionalnosti (to je, da je v hibridnem proteinu prisotnih več kopij ciljnega polipeptida), kar omogoča bistveno povečanje donosa ciljnega produkta.

V Veliki Britaniji sta bili obe verigi humanega insulina sintetizirani z uporabo E.coli, ki sta bili nato povezani z biološko aktivno molekulo hormona. Da bi enocelični organizem na svojih ribosomih sintetiziral molekule insulina, je potrebno zagotoviti potreben program, to je, da se mu vnese gen za hormon.

Kemično pridobimo gensko programirno biosintezo prekurzorja insulina ali dveh genov, programiramo ločeno biosintezo insulinskih verig A in B. t

Naslednja stopnja je vključitev gena za prekurzor insulina (ali verig gena ločeno) v genom E. coli, posebnega seva E. coli, ki se goji v laboratorijskih pogojih. To nalogo opravlja genski inženiring.

Iz E. coli izoliramo plazmid z ustreznim restrikcijskim encimom. Sintetični gen je vstavljen v plazmid (kloniranje s funkcionalno aktivnim C-terminalnim delom B-galaktozidaze E. coli). Kot rezultat, E.coli pridobi sposobnost sintetiziranja proteinske verige, sestavljene iz galaktozidaze in insulina. Sintetizirani polipeptidi se kemično cepijo iz encima in nato očistijo. Pri bakterijah se na bakterijsko celico sintetizira približno 100.000 molekul insulina.

Naravo hormonske snovi, ki jo proizvaja E. coli, določamo s tem, kateri gen je vstavljen v genom enoceličnega organizma. Če je kloniran insulinski prekurzorni gen, bakterija sintetizira prekurzor insulina, ki ga nato izpostavimo obdelavi z restrikcijskimi encimi, da odstranimo prepity z izolacijo C-peptida, kar povzroči biološko aktiven insulin.

Za pridobitev prečiščenega humanega insulina je hibridni protein, izoliran iz biomase, izpostavljen kemični encimski transformaciji in ustreznemu kromatografskemu čiščenju (frontalna, gelska permeacija, anionska izmenjava). Rekombinantni insulin smo pridobili na Inštitutu RAS z uporabo gensko spremenjenih sevov E.coli. Iz gojene biomase se sprosti prekurzor, hibridni protein, izražen v količini 40% celotnega celičnega proteina, ki vsebuje preproinzulin. Njena transformacija v inzulin in vitro poteka v enakem zaporedju kot in vivo - vodilni polipeptid se odcepi, preproinzulin se pretvori v insulin skozi faze oksidativne sulfitolize, čemur sledi reduktivno zapiranje treh disulfidnih vezi in encimska izolacija vezave C-peptida. Po seriji kromatografskih čiščenj, vključno z ionsko izmenjavo, gelom in HPLC (tekočinska kromatografija visoke ločljivosti), dobimo humani insulin visoke čistosti in naravne aktivnosti.

Uporabimo lahko sev s plazmidno vgrajeno nukleotidno sekvenco, ki eksprimira fuzijski protein, ki je sestavljen iz linearnega proinzulina in Staphylococcus aureus proteina fragmenta A, vezanega na njegov N-terminus.

Gojenje nasičene biomase celic rekombinantnega seva zagotavlja začetek proizvodnje hibridnega proteina, izolacijo in zaporedno transformacijo, ki v cevi vodi do insulina.

Možen je tudi drug način: v bakterijskem ekspresijskem sistemu se izkaže fuzijski rekombinantni protein, ki sestoji iz človeškega proinzulina in polihistidinskega repa, ki je z njim povezan preko metioninskega ostanka. Izolira se z uporabo kelatne kromatografije na Ni-agaroznih kolonah iz inkluzijskih teles in razgradi s cianogen bromidom.

Izolirani protein je S-sulfoniran. Kartiranje in masna spektrometrična analiza pridobljenega proinzulina, očiščenega z ionsko izmenjevalno kromatografijo na anionskem izmenjevalniku in RP (reverzna faza) HPLC (tekočinska kromatografija visoke ločljivosti), kaže prisotnost disulfidnih mostov, ki ustrezajo disulfidnim mostovom iz naravnega humanega proinzulina.

Nedavno je bila posebna pozornost posvečena poenostavitvi postopka za proizvodnjo rekombinantnega insulina z metodami genskega inženiringa. Na primer, možno je dobiti fuzijski protein, ki sestoji iz vodilnega peptida interlevkina 2, vezanega na N-konec proinzulina, preko lizinskega ostanka. Protein je učinkovito izražen in lokaliziran v inkluzijskih telesih. Po izolaciji se protein razcepi s tripsinom, da nastane insulin in C-peptid.

Nastali insulin in C-peptid očistimo z RP HPLC. Pri ustvarjanju fuzijskih struktur je masno razmerje nosilnega proteina na ciljni polipeptid zelo pomembno. C-peptide povežemo s principom repa glave z aminokislinskimi ločevalci, ki nosijo restrikcijsko mesto Sfi I in dvema argininskima ostankoma na začetku in na koncu vmesnika za nadaljnje cepitev proteina s tripsinom. Produkti HPLC cepitve kažejo, da je cepitev C-peptida kvantitativna, kar omogoča uporabo metode multimernih sintetičnih genov za pridobivanje ciljnih polipeptidov v industrijskem merilu.

Zaključek

Diabetes mellitus je kronična bolezen, ki jo povzroča absolutna ali relativna pomanjkanje insulina. Zanj je značilna globoka presnovna motnja ogljikovih hidratov s hiperglikemijo in glukozurijo ter drugimi presnovnimi motnjami, ki so posledica številnih genetskih in zunanjih dejavnikov.

Inzulin doslej služi kot radikalen in v večini primerov edini način za ohranitev življenja in invalidnosti ljudi s sladkorno boleznijo. Pred prejemanjem in vnosom insulina v kliniko leta 1922-1923. Bolniki z diabetesom mellitusom tipa I so čakali na smrtonosni izid za eno do dve leti od začetka bolezni, kljub uporabi najbolj izčrpavajočih diet. Pri bolnikih s sladkorno boleznijo tipa I potrebujem vseživljenjsko nadomestno zdravljenje z insulinom. Prenehanje zaradi različnih razlogov za redno uvedbo insulina vodi do hitrega razvoja zapletov in neposredne smrti pacienta.

Trenutno je sladkorna bolezen glede razširjenosti na tretjem mestu po srčno-žilnih in onkoloških boleznih. Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije je razširjenost sladkorne bolezni med odraslo populacijo v večini regij na svetu 2-5% in obstaja tendenca povečanja števila bolnikov skoraj dvakrat vsakih 15 let. Kljub očitnemu napredku na področju zdravstvenega varstva se število bolnikov, odvisnih od insulina, vsako leto povečuje in trenutno samo v Rusiji je približno 2 milijona ljudi.

Ustvarjanje zdravil domačega človeškega genskega insulina odpira nove možnosti za reševanje mnogih problemov diabetologije v Rusiji, da bi rešili življenja milijonov ljudi s sladkorno boleznijo.

1. Biotehnologija: učbenik za univerze / ur. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Višja šola, 1987, str. 15-25.

2. Gensko spremenjen humani insulin. Izboljšanje učinkovitosti kromatografskega ločevanja z uporabo načela bifunkcionalnosti. Romanchikov, AB, Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, AM, Vulfson, A.N. // Bioorganska kemija, 1997 - 23, št

3. Egorov N. S., Samuilov V. D. Sodobne metode ustvarjanja industrijskih sevov mikroorganizmov // Biotehnologija. Princ 2. M: Višja šola, 1988. 208 str.

4. Imobilizacija tripsina in karboksipeptidaze B na modificiranih silikah in njihova uporaba pri pretvorbi rekombinantnega humanega proinzulina v insulin. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Kemični farmacevtski izdelki. J., 1995 - 29, št. 1, str. 61 - 64.

5. Osnove farmacevtske biotehnologije: študijski vodnik / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov na Donu: Phoenix; Tomsk: Založba NTL, 2006.

6. Sinteza fragmentov insulina in preučevanje njihovih fizikalno-kemijskih in imunoloških lastnosti. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997–23, št. 12, str. 953–960

Zgodovina insulina

Zgodovina nastanka insulina;

Zanimiva dejstva o odkritju insulina

Študija

Sinteza

Nagrada

Proizvodnja zdravil

Shranjevanje

Zgodovina insulina, ki je izumil insulin

Začetek raziskovanja...

Odkritje insulina

Zgodovina insulina. Poglejte v preteklost

Predpogoji za ustvarjanje insulina

Ideja Fredericka Bantinga

Klinična preskušanja

Nobelova nagrada

Zgodovina odkrivanja insulina

Insulin kot peptidni hormon, ki se proizvaja v beta celicah Langerhansovih otočkov trebušne slinavke. Zagotavljanje prepustnosti celičnih membran za molekule glukoze kot glavne funkcije. Razvrstitev pripravkov insulina in prejem.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja preprosto. Uporabite spodnji obrazec.

Uvod

Zgodovina odkrivanja insulina

Tipi insulina

Proizvodnja insulina

Zaključek

Preberite Več O Sladkorni Bolezni

Simptomi Diabetesa

Glikemični Indeks