Teknologi Pengeluaran Insulin

  • Pencegahan

Insulin adalah salah satu hormon yang dihasilkan oleh tubuh manusia sendiri, khususnya pankreas. Pelanggaran sekresi bahan ini membawa kepada kemunculan penyakit yang serius seperti diabetes. Untuk rawatannya menggunakan hormon sintetik, yang lama terpencil dari pankreas ternakan. Walau bagaimanapun, teknologi untuk menghasilkan insulin dengan bantuan bakteria yang sangat biasa - Escherichia coli atau jamur ragi telah digunakan untuk masa yang lama. Menggunakan kaedah ini membolehkan anda mengelakkan tindak balas alergi yang disebabkan oleh protein asing, yang mempunyai sedikit perbezaan dari manusia.

Skim teknologi

Teknologi pengeluaran insulin merangkumi semua peringkat utama pengeluaran produk bioteknologi. Hasilnya adalah produk akhir kristal, yang kemudiannya digunakan untuk menyediakan penyelesaian suntikan yang digunakan dalam rawatan diabetes mellitus yang teruk jenis I dan II. Kesan utama hormon ini dalam tubuh ditunjukkan dalam penurunan tahap glukosa yang terkandung di dalam darah.

Tahap pengeluaran insulin adalah seperti berikut:

  • Awal. Ia menjalankan operasi seperti penyediaan dan pembersihan air dan udara, pembersihan premis industri dan pensterilan peralatan, pemeriksaan kakitangan, pemprosesan tangan dan pengeluaran kasut steril dan pakaian. Juga pada peringkat awal, sintesis kimia primer rantaian molekul yang mana protein dipasang dipasang. Rantai A mengandungi 21 residu asid amino, dan rantai B mengandungi 30 asid amino.
  • Penyediaan penyelesaian nutrien dan budaya sel. Untuk membuat sel hidup menghasilkan sebatian yang diperlukan, gen yang sesuai diperkenalkan. Untuk ini, plasmid dipotong oleh enzim-enzim khas, larangan, dan gen yang mengodkan sintesis sebatian yang diperlukan dijahit ke dalamnya. Kemudian, menggunakan kaedah microinjection, plasmid diubah suai dikembalikan ke sel.
  • Penanaman penangguhan sel. Sel-sel yang diubahsuai secara genetik diletakkan dalam larutan nutrien, mempunyai semua bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pembiakan dan menjalani pensterilan. Penanaman budaya berlaku di bioreactor khas, di mana udara pra-dimurnikan diberi makan. Secara berkala, sejumlah larutan nutrien ditambah ke reaktor dan pada masa yang sama jumlah penggantian sel yang sama ditarik balik.
  • Peruntukan budaya. Pemisahan budaya bendalir dan sel dilakukan oleh sedimentasi (sedimentasi) di sedimentator khusus, dan kemudian penyaringan, yang membolehkan untuk memelihara integritas sel-sel.
  • Pembersihan kromatografi bahan tersebut. Ia dilakukan pada peralatan yang sesuai, menggunakan pelbagai kaedah, terutamanya, kromatografi penyerapan anion-pertukaran dan permeasi gel.
  • Mendapatkan molekul protein. Pada peringkat biotek yang sebenar, sintesis molekul insulin yang tidak dihasilkan berlaku. Dan kedua komponen rantainya. Mereka dijadikan selepas pengoksidaan dan lipatan rantai yang diperoleh, menyebabkan pembentukan jambatan disulfida.
  • Pembekuan beku dalam ketuhar khas, selepas itu penyediaan kristal yang terhasil diperiksa untuk pematuhan standard, dibungkus, dilabel dan dihantar kepada pengguna.

Syarikat kami atas terma yang menggembirakan menawarkan barisan pengeluaran siap pakai, di mana semua teknologi pengeluaran insulin sepenuhnya dipatuhi. Terima kasih kepada pengiraan yang tepat, sokongan teknikal dan maklumat, serta latihan kakitangan dalam rangka program komprehensif, syarikat akan menguntungkan dan produknya akan menjadi permintaan.

Jenis insulin dan kaedah untuk pengeluarannya

1. Jenis insulin

2. Mendapatkan insulin

Insulin (dari bahasa Latin Insula - pulau) adalah hormon peptida yang terbentuk di dalam sel beta dari pankreas pulau Langerhans. Ia mempunyai kesan multifaceted pada metabolisme di hampir semua tisu.

Fungsi utama insulin adalah untuk memastikan kebolehtelapan membran sel untuk molekul glukosa. Dalam bentuk ringkas, kita boleh mengatakan bahawa bukan sahaja karbohidrat, tetapi juga nutrien yang akhirnya dipecah menjadi glukosa, yang digunakan untuk mensintesis molekul yang mengandungi karbon yang lain, dan merupakan satu-satunya bahan api untuk stesen janakuasa selular - mitokondria. Tanpa insulin, kebolehtelapan sel membran ke glukosa jatuh 20 kali ganda, dan sel-sel mati akibat kebuluran, dan gula berlebihan dibubarkan dalam racun darah badan.

Kemerosotan sekresi insulin disebabkan oleh pemusnahan sel beta - kekurangan insulin mutlak - adalah elemen utama dalam patogenesis diabetes mellitus jenis 1. Pelanggaran terhadap insulin pada tisu - kekurangan insulin relatif - mempunyai tempat penting dalam perkembangan diabetes jenis 2.

Sejarah penemuan insulin dikaitkan dengan nama doktor Rusia I.M. Sobolev (separuh kedua abad ke-19), yang membuktikan bahawa tahap gula dalam darah manusia dikawal oleh hormon khusus pankreas.

Pada tahun 1922, insulin yang diasingkan dari pankreas haiwan mula diperkenalkan kepada budak lelaki berusia 30 tahun. hasilnya melebihi semua jangkaan, dan setahun kemudian firma Amerika Eli Lilly mengeluarkan persediaan insulin haiwan pertama.

Selepas menerima insulin kumpulan pertama industri dalam beberapa tahun akan datang, cara pemisahan dan pembersihan yang besar telah diliputi. Akibatnya, hormon ini boleh didapati untuk pesakit diabetes jenis 1.

Pada tahun 1935, penyelidik Denmark Hagedorn mengoptimumkan tindakan insulin dalam badan dengan mencadangkan ubat yang berpanjangan.

Kristal insulin pertama diperoleh pada tahun 1952, dan pada tahun 1954, ahli biokimia Inggeris G.Senger menguraikan struktur insulin. Pengembangan kaedah untuk pemurnian hormon dari bahan dan produk hormon lain yang menyebabkan kemerosotan insulin memungkinkan untuk mendapatkan insulin homogen, yang dipanggil insulin satu komponen.

Pada awal 70-an gg. Saintis Soviet A. Yudaev dan S. Shvachkin mencadangkan sintesis kimia insulin, bagaimanapun, pelaksanaan sintesis ini pada skala industri adalah mahal dan tidak menguntungkan.

Pada masa akan datang, terdapat peningkatan progresif dalam tahap pemurnian insulin, yang mengurangkan masalah yang disebabkan oleh alahan insulin, fungsi buah pinggang terjejas, gangguan visual dan rintangan insulin imun. Hormon yang paling berkesan diperlukan untuk terapi penggantian dalam diabetes mellitus - insulin homolog, iaitu insulin manusia.

Pada tahun 80-an, kemajuan dalam biologi molekul memungkinkan untuk mensintesis rantai insulin manusia menggunakan E.coli, yang kemudian digabungkan menjadi molekul hormon aktif biologi, dan insulin rekombinan diperolehi di Institut Kimia Bioorganik dari Akademi Sains Rusia menggunakan strain genetik E.coli.

Penggunaan kromatografi afinasi dapat mengurangkan kandungan protein yang tercemar dalam penyediaan dengan berat molekul yang lebih tinggi daripada insulin. Protein seperti itu termasuk proinsulin dan proinsulin yang dipecah sebahagian, yang dapat mendorong pengeluaran antibodi antinsulin.

Penggunaan insulin manusia dari awal terapi meminimumkan berlakunya reaksi alahan. Insulin manusia diserap dengan lebih cepat dan, tanpa mengira bentuk dadah, mempunyai tempoh tindakan yang lebih pendek daripada insulin haiwan. Insulin manusia kurang immunogens daripada daging babi, terutama bovine campuran dan insulin babi.

1. Jenis insulin

Persediaan insulin berbeza dalam tahap penyucian; sumber penerimaan (lembu, babi, manusia); bahan yang ditambah kepada penyelesaian insulin (memanjangkan tindakannya, bacteriostats, dan lain-lain); kepekatan; nilai pH; kemungkinan pencampuran ICD dengan SDI.

Persediaan insulin berbeza mengikut sumbernya. Babi dan insulin lembu berbeza daripada manusia dalam komposisi asid amino: biji dalam tiga asid amino, dan porcine dalam satu. Tidak menghairankan bahawa dalam rawatan dengan insulin lembu, reaksi buruk berkembang lebih kerap daripada dalam rawatan dengan porcine atau insulin manusia. Reaksi ini dinyatakan dalam rintangan insulin imunologi, alahan insulin, lipodystrophy (perubahan lemak subkutan pada tapak suntikan).

Walaupun terdapat kelemahan insulin lembu, ia masih banyak digunakan di dunia. Namun begitu, imunologi, kekurangan insulin lembu adalah jelas: tidak dianjurkan untuk menetapkannya untuk pesakit yang baru didiagnosis dengan diabetes mellitus, wanita hamil atau untuk terapi insulin jangka pendek, contohnya, dalam tempoh perioperatif. Kualiti negatif insulin biji juga dipelihara apabila digunakan dalam campuran dengan porcine, insulin campuran jadi (porcine + bovine) juga tidak boleh digunakan untuk rawatan golongan kategori ini.

Persediaan insulin manusia untuk struktur kimia sama sekali sama dengan insulin manusia.

Masalah utama kaedah biosintetik untuk mendapatkan insulin manusia adalah pembersihan lengkap produk akhir dari kekotoran terkecil mikroorganisma yang digunakan dan produk metabolik mereka. Kaedah kawalan kualiti baru memastikan bahawa insulin biosintetik manusia pengeluar di atas bebas daripada sebarang kekotoran berbahaya; dengan itu, tahap penyucian dan kecekapan menurunkan glukosa memenuhi keperluan tertinggi dan hampir sama. Sebarang kesan sampingan yang tidak diingini, bergantung kepada kekotoran, ubat ini tidak mempunyai insulin.

Pada masa ini, tiga jenis insulin digunakan dalam amalan perubatan:

- jangka pendek dengan kesan awal yang cepat;

- tempoh tindakan purata;

- lama bertindak dengan kesan perlahan.

Jadual 1. Ciri-ciri persediaan insulin komersil

Insulin bertindak pendek (ICD) - insulin tetap - adalah insulin zink-insulin bertindak pendek yang larut pada pH neutral, kesan yang berlaku dalam masa 15 minit selepas pentadbiran subkutaneus dan berlangsung 5-7 jam.

Insulin berpanjangan pertama (SDI) dicipta pada lewat 30-an, supaya pesakit boleh membuat suntikan kurang kerap daripada yang mereka lakukan semasa menggunakan ICD sahaja, jika mungkin sekali sehari. Untuk meningkatkan tempoh tindakan, semua persediaan insulin lain diubah suai dan, apabila dibubarkan dalam medium neutral, membentuk penggantungan. Ia mengandungi protamin dalam penampan fosfat - protamin zink-insulin dan NPH (neutral protamine Hagedorn) - NPH-insulin atau kepekatan zink yang berbeza dalam penyangga asetat - insulin ultralente, pita, tujuh puluhan.

Persediaan insulin jangka sederhana mengandungi protin, yang merupakan protein purata m. 4400, kaya dengan arginine dan berasal dari pelangi trout milt. Untuk pembentukan kompleks memerlukan nisbah protamin dan insulin 1:10. selepas pentadbiran subkutan, enzim proteolitik memusnahkan protin, yang membolehkan insulin diserap.

Insulin NPH tidak mengubah profil farmakokinetik insulin peraturan yang bercampur dengannya. Insulin NPH adalah lebih baik untuk pita insulin sebagai komponen purata tempoh tindakan dalam campuran terapeutik yang mengandungi insulin biasa.

Dalam penampan fosfat, semua insulin mudah membentuk kristal dengan zink, tetapi hanya kristal insulin biji cukup hidrofobik untuk menyediakan pelepasan ciri-ciri insulin yang lambat dan stabil ultralente. Kristal zink daripada insulin porcine membubarkan lebih cepat, kesannya lebih awal, tempoh tindakan adalah lebih pendek. Oleh itu, tidak ada ubat ultralente yang mengandungi hanya insulin porcine. Insulin monokomponen insulin dihasilkan di bawah nama penggantungan insulin, insulin neutral, insulin isophane, insulin aminoquinuride.

Pita insulin adalah campuran 30% insulin yang semilen (precipitate insulin amorf dengan ion zink dalam penimbal asetat, kesan yang melenyapkan dengan cepat) dengan 70% insulin ultralente (insulin zink kristal yang tidak larut dalam larutan yang berpanjangan dan berpanjangan). Kedua-dua komponen ini menyediakan gabungan dengan penyerapan yang agak cepat dan tindakan jangka panjang yang stabil, menjadikan pita insulin menjadi agen terapeutik yang mudah.

2. Mendapatkan insulin

Insulin manusia boleh dihasilkan dalam empat cara:

1) sintesis kimia lengkap;

2) pengekstrakan dari pankreas seseorang (kedua-dua kaedah ini tidak sesuai kerana ketidakcekapan: pembangunan tidak mencukupi kaedah pertama dan kekurangan bahan mentah untuk pengeluaran besar-besaran oleh kaedah kedua);

3) dengan kaedah semisynthetic menggunakan penggantian enzim-kimia pada posisi 30 rantai B alanin asid amino dalam insulin babi dengan threonine;

4) kaedah biosintetik untuk teknologi kejuruteraan genetik. Dua kaedah terakhir membolehkan untuk mendapatkan insulin insulin yang tinggi.

Pada masa ini, insulin manusia didapati dalam dua cara: dengan mengubah insulin daging babi dengan kaedah sintetik-enzimatik dan kaedah kejuruteraan genetik.

Insulin adalah protein pertama yang diperolehi untuk tujuan komersil menggunakan teknologi DNA rekombinan. Terdapat dua pendekatan utama untuk mendapatkan insulin manusia yang direka bentuk secara genetik.

Dalam kes pertama, berasingan (strain pengeluar berbeza) menghasilkan kedua-dua rantai diikuti oleh lipatan molekul (pembentukan jambatan disulfida) dan pemisahan isoform.

Pada kedua, persiapan dalam bentuk prekursor (proinsulin) diikuti dengan pembelahan enzimatik dengan trypsin dan carboxypeptidase B ke bentuk aktif hormon. Yang paling disukai pada masa ini adalah untuk mendapatkan insulin sebagai pendahulu, memastikan penutupan jambatan disulfide yang betul (dalam hal pengeluaran rantai berasingan, kitaran denaturasi berturut-turut, pemisahan isoform dan renaturasi dijalankan).

Dalam kedua-dua pendekatan, adalah mungkin kedua-dua individu untuk mendapatkan komponen permulaan (Rantai A dan B atau proinsulin), dan sebagai sebahagian daripada protein hibrid. Sebagai tambahan kepada A- dan B-rantai atau proinsulin, mungkin terdapat dalam komposisi protein hibrid:

- pembawa protein, menyediakan pengangkutan protein hibrid dalam ruang periplasmik medium sel atau kultur;

- komponen pertalian, sangat memudahkan pemilihan protein hibrid.

Pada masa yang sama, kedua-dua komponen ini boleh secara serentak hadir dalam komposisi protein hibrid. Di samping itu, apabila mencipta protein hibrid, prinsip multidimensiiti boleh digunakan (iaitu, beberapa salinan polipeptida sasaran hadir dalam protein hibrid), yang memungkinkan untuk meningkatkan hasil produk sasaran dengan ketara.

Di UK, kedua rantai insulin manusia disintesis menggunakan E.coli, yang kemudiannya disambungkan ke molekul hormon aktif biologi. Untuk organisma uniselular untuk mensintesis molekul insulin pada ribosomnya, perlu untuk membekalkannya dengan program yang diperlukan, iaitu, memperkenalkan gen hormon kepadanya.

Kimia mendapatkan pengaturcaraan gen biosintesis prekursor insulin atau dua gen, pengaturcaraan secara berasingan biosintesis rantai insulin A dan B.

Tahap seterusnya adalah kemasukan gen untuk prekursor insulin (atau gen rantaian secara berasingan) dalam genom E. coli, ketegangan khas E. coli yang ditanam di bawah keadaan makmal. Tugas ini dilakukan oleh kejuruteraan genetik.

Plasmid diasingkan daripada E. coli oleh enzim sekatan yang sepadan. Gen sintetik dimasukkan ke dalam plasmid (kloning dengan bahagian aktif C-terminal aktif β-galactosidase E. coli). Hasilnya, E.coli memperoleh keupayaan untuk mensintesis rantaian protein yang terdiri daripada galactosidase dan insulin. Polipeptida disintesis secara kimia berpecah dari enzim, dan kemudian disucikan. Dalam bakteria, kira-kira 100,000 molekul insulin disintesis bagi setiap sel bakteria.

Sifat bahan hormon yang dihasilkan oleh E. coli ditentukan oleh mana gen dimasukkan ke dalam genom organisma uniselular. Sekiranya gen pendahuluan insulin diklon, bakterium mensintesiskan prekursor insulin, yang kemudiannya tertakluk kepada rawatan enzim sekatan untuk membuang kesediaan dengan pengasingan C-peptida, mengakibatkan insulin aktif secara biologi.

Untuk mendapatkan insulin manusia yang disucikan, protein hibrid yang diasingkan dari biomassa tertakluk kepada transformasi kimia-enzimatik dan penyucian kromatografi yang sepadan (primer, gel-menembusi, anion-pertukaran).

Insulin rekombinan diperolehi di Institut RAS menggunakan strain E.coli yang direka secara genetik. Seorang prekursor, protein hibrid yang dinyatakan dalam jumlah 40% daripada jumlah protein sel, yang mengandungi preproinsulin dikeluarkan dari biomas yang ditanam. Transformasi ke dalam insulin in vitro berlaku dalam urutan yang sama seperti dalam vivo - polipeptida utama dipotong, preproinsulin ditukar kepada insulin melalui tahap sulfitolysis oksidatif, diikuti dengan penutupan reduktif tiga bon disulfide dan pengasingan enzim yang mengikat C-peptida. Selepas satu siri pembersihan kromatografi, termasuk pertukaran ion, gel dan HPLC, insulin manusia mempunyai kesucian tinggi dan aktiviti semulajadi diperolehi.

Satu ketegangan dengan urutan nukleotida tertanam plasmid yang menyatakan protein fusion boleh digunakan, yang terdiri daripada proinsulin linier dan fragmen protein Staphylococcus aureus A yang melekat pada terminal Nnya.

Penanaman biomas tepu sel strain rekombinan memastikan permulaan pengeluaran protein hibrid, pengasingan dan transformasi sekuriti yang di dalam tiub membawa kepada insulin.

Cara lain juga boleh dilakukan: ternyata dalam sistem ekspresi bakteria suatu protein rekombinan gabungan yang terdiri daripada proinsulin manusia dan ekor polyhistidine yang melekat padanya melalui residu metionin. Ia diasingkan menggunakan kromatografi chelate pada lajur Ni-agarose dari badan kemasukan dan dicerna dengan sianogen bromida.

Protein yang terpencil adalah S-sulfonasi. Analisis spektrometrik pemetaan dan massa proinulin yang diperolehi, dibersihkan oleh kromatografi pertukaran ion pada penukar anion dan RP (fasa terbalik) HPLC (kromatografi cair prestasi tinggi), menunjukkan kehadiran jambatan disulfida sepadan dengan jambatan disulfida proinsulin manusia asli.

Baru-baru ini perhatian telah diberikan untuk memudahkan prosedur untuk menghasilkan insulin rekombinan oleh kaedah kejuruteraan genetik. Sebagai contoh, adalah mungkin untuk mendapatkan protein gabungan yang terdiri daripada pemimpin peptida interleukin 2 yang melekat pada terminal N proinsulin melalui residu lisin. Protein secara berkesan dinyatakan dan dilokalkan dalam badan inklusi. Selepas pengasingan, protein dipotong dengan trypsin untuk menghasilkan insulin dan C-peptida.

Insulin dan C-peptida yang dihasilkan telah dibersihkan oleh RP HPLC. Apabila mencipta struktur gabungan, nisbah massa protein pembawa kepada polipeptida sasaran sangat penting. C-peptida disambungkan dengan prinsip kepala ekor menggunakan spacer asid amino yang membawa tapak pembatas Sfi I dan dua residu arginine pada permulaan dan pada akhir spacer untuk pembelahan protein seterusnya dengan trypsin. Produk belahan HPLC menunjukkan bahawa pembelahan C-peptida adalah kuantitatif, dan ini memungkinkan untuk menggunakan kaedah gen sintetik multimerik untuk mendapatkan polipeptida sasaran pada skala perindustrian.

Diabetes mellitus adalah penyakit kronik yang disebabkan oleh kekurangan insulin mutlak atau relatif. Ia dicirikan oleh gangguan metabolik dalam karbohidrat dengan hiperglikemia dan glukosuria, serta gangguan metabolik yang lain akibat beberapa faktor genetik dan luaran.

Insulin setakat ini berfungsi sebagai radikal, dan dalam kebanyakan kes adalah satu-satunya cara untuk mengekalkan kehidupan dan kecacatan penderita diabetes. Sebelum menerima dan memperkenalkan insulin ke klinik pada tahun 1922-1923. Pesakit dengan jenis diabetes mellitus saya menunggu hasil yang mematikan untuk satu hingga dua tahun dari permulaan penyakit, walaupun penggunaan diet yang paling melemahkan. Pesakit dengan jenis diabetes mellitus saya memerlukan terapi penggantian sepanjang hayat dengan insulin. Penamatan disebabkan oleh pelbagai sebab bagi pengenalan insulin yang teratur membawa kepada perkembangan pesat komplikasi dan kematian pesakit yang akan berlaku.

Pada masa ini, diabetes dari segi kelaziman berada di tempat ke-3 selepas penyakit kardiovaskular dan onkologi. Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia, prevalensi diabetes di kalangan penduduk dewasa di kebanyakan kawasan di dunia adalah 2-5% dan terdapat kecenderungan untuk meningkatkan jumlah pesakit hampir dua kali setiap 15 tahun. Walaupun terdapat perkembangan yang jelas dalam bidang penjagaan kesihatan, jumlah pesakit yang bergantung kepada insulin semakin meningkat setiap tahun dan pada masa kini di Rusia sahaja kira-kira 2 juta orang.

Penciptaan ubat insulin genetik manusia domestik membuka kemungkinan baru untuk menyelesaikan banyak masalah diabetes di Rusia untuk menyelamatkan nyawa berjuta-juta orang dengan diabetes.

Bioteknologi: Buku Teks untuk Sekolah Menengah / Ed. A.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Sekolah Tinggi, 1987, ms 15-25.

Kejuruteraan genetik insulin manusia. Meningkatkan kecekapan pemisahan kromatografi menggunakan prinsip bifunctionality. / Romanchikov, A.B., Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Kimia Bioorganik, 1997 - 23, No. 2

Glick B., Pasternak J. Bioteknologi molekul. Prinsip dan aplikasi. M: Mir, 2002.

Egorov N. S., Samuilov V. D. Cara moden mencipta strain mikroorganisma industri // Bioteknologi. Putera 2. M: Sekolah Menengah, 1988. 208 ms.

Immobilization of trypsin and carboxypeptidase B pada silika yang diubahsuai dan penggunaannya dalam menukar prokulinin rekombinan manusia kepada insulin. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Farmaseutikal Kimia. J., 1995 - 29, No. 1, ms 61 - 64.

Biologi molekul. Struktur dan fungsi protein. / Stepanov V. M. / / Moscow, High School, 1996.

Asas-asas Bioteknologi Farmaseutikal: Panduan Kajian / ETC. Prishchep, A.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-on-Don.: Phoenix; Tomsk: Penerbitan NTL, 2006.

Sintesis serpihan insulin dan kajian sifat fiziko-kimia dan imunologi mereka. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Kimia Bioorganik, 1997-23, No. 12, ms 953-960.

Peraturan untuk pengeluaran kaedah yang diubahsuai secara genetik insulin

Laman Utama> Persembahan> Perubatan, Kesihatan

Institusi pendidikan negara

pendidikan vokasional yang lebih tinggi

Universiti Perubatan Negeri Kursk

Agensi Persekutuan untuk Kesihatan dan Pembangunan Sosial

Jabatan Teknologi Farmaseutikal

untuk mendapatkan insulin yang diubah suai secara genetik menggunakan bioteknologi rDNA

5 tahun pelajar 5 kumpulan

Ph.D., guru kanan Maravina I.N.

Bahagian I. Ciri-ciri produk akhir 3

Seksyen II. Ciri-ciri bahan mentah 5

Seksyen III. Skim Pengeluaran Kimia 6

Seksyen IV. Skim pengeluaran teknologi 7

Bahagian V. Carta alir pengeluaran dan spesifikasi

Bahagian VI. Penyata Proses 10

Bahagian VII. Kaedah Analisis 14

Bahagian VIII. Keselamatan, keselamatan kebakaran,

sanitasi industri 16

Seksyen IX. Senarai arahan pengeluaran 17

Bahagian I. Ciri-ciri produk akhir

Biomass Insulin Kering

Penerangan. penyelesaian Insulin adalah jelas, tidak berwarna atau sedikit kekuningan reaksi cecair berasid (pH 2,0-3,5), yang disediakan dengan mencairkan insulin kristal dalam air, berasid dengan asid hidroklorik dan penambahan gliserin 0,25-0,30% penyelesaian fenol atau tricresol untuk pengetinan.

Ejen hipoglikemik, insulin bertindak pendek. Berinteraksi dengan reseptor tertentu di sel membran luar dan membentuk kompleks reseptor insulin. Selepas pengaktifan biosintesis kem dalam sel adipos, dan sel-sel hati atau terus menembusi ke dalam sel-sel otot, kompleks insulin reseptor merangsang proses intrasel, termasuk sintesis sejumlah enzim utama (hexokinase, pyruvate kinase, synthetase glikogen, dan lain-lain). Pengurangan glukosa dalam darah disebabkan oleh peningkatan pengangkutan intraselular, meningkatkan penyerapan dan asimilasi tisu, rangsangan lipogenesis, glikogenogeneza, sintesis protein, kelajuan mengurangkan pengeluaran glukosa hepatik, dan lain-lain. Tempoh tindakan rumusan insulin adalah disebabkan oleh kadar penyerapan, yang seterusnya bergantung kepada beberapa faktor (dari dos, kaedah dan tapak suntikan). Selepas p / ke permulaan kesan - selepas 0.5 h, kesan maksimum - selepas 1-3 jam, tempoh tindakan - 8 jam.

Kencing manis jenis 1 (bergantung kepada insulin). Diabetes mellitus Tipe 2 (bergantung kepada insulin): tahap rintangan kepada agen hipoglikemik mulut, rintangan sebahagian daripada ubat-ubatan ini (semasa terapi kombinasi), penyakit semasa, kehamilan.

Pada permulaan terapi - penglihatan visual, bengkak anggota badan. Dengan pengenalan dos insulin yang terlalu besar atau pelanggaran diet (melangkau makanan), serta senaman yang berlebihan, hipoglikemia (peluh sejuk, kulit pucat, kegelisahan, gegaran, kebimbangan, keletihan atau kelemahan yang berlebihan, kekeliruan, pening, sakit kepala, rasa kelaparan, gangguan visual sementara, loya, takikardia, dalam kes yang teruk - kehilangan kesedaran, koma). Reaksi alergi sistemik: peningkatan berpeluh, muntah, kesukaran bernafas, berdebar-debar, pening.

Hayat rak - 1 tahun dari tarikh pembuatan.

Seksyen II. Ciri-ciri bahan mentah

Rantai gen mengodkan sintesis rantai A dan B

Kimia sintetik

Budaya mestilah murni

Beg kertas empat lapisan

Kain oleh band kapas

Seksyen III. Skim pengeluaran kimia

Transformasi kimia dalam pengeluaran insulin diubahsuai secara genetik tidak hadir.

Seksyen IV Skim teknologi untuk pengeluaran insulin

Penyediaan premis dan peralatan

Pengeluaran pemprosesan kebersihan

Penyediaan pakaian teknologi

Sintesis rantai A dan B

Pengenalan gen ke dalam plasmid

Pengenalan r-DNA ke dalam sel yang permisif

Penyediaan nutrien

Budaya penggantungan penanaman

Mendapatkan molekul insulin

Menurut penunjuk FS

Skim pengeluaran instrumen dan spesifikasi peralatan

1 - Reaktor kimia

2 - Pengenalan gen ke dalam plasmid

4 - Unit Pensterilan Berterusan

5 - Bioreaktor industri

6 - Pemilihan rantai

7 - Pemasangan kromatografi

8 - mendapat molekul insulin

9 - Pengering Beku

10 - Jadual analisis

Bahagian VI. Penerangan Proses

BP 1. Penyediaan air

Penyuling membran direka bentuk untuk mendapatkan air desalinated yang memenuhi keperluan GOST 6709-97 "Air sulingan". Produktiviti Distillers - dari 3 hingga 15 l / jam (pemasangan makmal dalam satu set lengkap ekonomi), dan juga dari 5-30 l / h (pemasangan makmal). Proses penapisan termasuk langkah-langkah berikut: pra-rawatan pada arang diaktifkan, penapisan membran dan deionization air menggunakan resin pertukaran ion. Penapis pra menghilangkan zarah, klorin, bahan organik molekul yang tinggi dan ion logam berat dari air paip yang masuk. Penapisan membran didasarkan pada fenomena osmosis terbalik, di mana air, ketika melewati membran semipermeable, dimurnikan dari garam yang dibubarkan di dalamnya, kekotoran organik berat molekul rendah, serta bakteria dan mikroorganisma. Pada penapis dengan resin pertukaran ion terdapat penulenan lengkap penapis dari garam terlarut.

BP 2. Pemprosesan kebersihan pengeluaran.

BP 2.1. Keperluan berikut diletakkan di premis untuk pembuatan borang dos steril:

Harus disimpan dalam kebersihan sempurna, tertakluk kepada keperluan wajib harian serta pembersihan umum dan pembaikan berkala;

Boleh didedahkan kepada sinaran UV untuk pembasmian kuman udara dengan menggunakan iradiator pegun atau mudah alih;

Mesti mempunyai pencahayaan, suhu, kelembapan dan pengudaraan yang tidak mempunyai kesan negatif langsung atau tidak langsung terhadap kualiti produk siap;

Mesti mengandungi minimum yang diperlukan untuk menjalankan proses pengeluaran jumlah peralatan dan perabot;

Pasangan di antara dinding, lantai dan siling mesti mempunyai bentuk bulat;

Di dalam premis kelas I dan II kebersihan tidak boleh ada komunikasi terbuka, saluran udara;

Premis kelas kebersihan yang lebih tinggi sepatutnya terletak di dalam bilik kebersihan kelas yang lebih rendah. Akses kakitangan dan bahan mentah ke bilik bersih dijalankan hanya melalui pintu masuk udara, yang disediakan dengan bekalan udara steril mengikut skema "atas ke bawah";

Pemindahan produk siap mesti dilakukan menggunakan penghantar melalui dinding.

BP 2.2. Penyediaan peralatan

Keperluan untuk penyediaan peralatan:

Peralatan mestilah direka dan ditempatkan sedemikian rupa supaya operasi, penyelenggaraan dan pembaikannya dapat dijalankan di luar premis "bersih";

Peralatan yang digunakan untuk bekerja dalam keadaan aseptik mesti mempunyai peranti rakaman untuk parameter proses pemantauan dan kehadiran alat penggera untuk kerosakannya;

Peralatan mesti dibersihkan, dibasmi kuman dan, jika perlu, disterilkan;

Peralatan mesti dipantau untuk kesucian mikrobiologi;

Permukaan kerja peralatan harus lancar, dari bahan non-toksik dan tidak menghakis.

BP 2.3. Latihan kakitangan

Keperluan untuk kakitangan:

Personel mestilah mempunyai pengetahuan minimum mengenai kebersihan, kebersihan dan peraturan GMP;

Pekerja dengan penyakit berjangkit, luka terbuka pada kulit dan pembawa mikroflora patogen tidak dibenarkan bekerja;

Dilarang bercakap, makan makanan, bergerak dengan cepat di tempat kerja;

Ketat memerhatikan kebersihan diri, keluarkan kosmetik dari muka dan keluarkan barang kemas sebelum memasuki bilik "bersih";

Mandi mandi, basuh dan bersihkan tangan anda dengan pembasmian kuman, letakkan set pakaian dan sepatu teknologi steril.

BP 3. Sintesis rantai A dan B.

Sintesis rantai dijalankan oleh kaedah kimia. Rantai A mengandungi 21 residu asid amino, Rantaian B - 30 residu

BP 4. Pengenalan gen ke dalam plasmid.

Agar plasmid menerima gen asing, rantainya dipotong dengan enzim sekatan. Untuk menghubungkan gen pengekodan sintesis rantai A dan B, residu oligosakarida dengan pelbagai panjang digunakan - penghubung dan penyesuai. Apabila molekul ditutup, anda boleh memasukkannya ke dalam sel yang permisif.

BP 5. Pengenalan r-DNA ke dalam sel permisif.

Pengenalan p = DNA ke dalam sel E.coli dilakukan oleh mikroinjeksi: plasmid yang mengandungi DNA vektor disuntik ke dalam sel E.coli dengan jarum kaca ultrathin khas.

TP 6. Penyediaan medium nutrien

Medium nutrien utama untuk penanaman budaya E.coli adalah sup menurut Miller. Bahan-bahan: kasein hidrolisis, ekstrak ragi, natrium klorida, agar-agar. Nilai pH akhir (pada 25 ° C) adalah 7.0 ± 0.2. Hottinger's broth juga digunakan. Bahan-bahan: Hottinger hydrolyzate, natrium klorida, air sulingan.

Pensterilan medium nutrien dijalankan dalam mesin untuk pensterilan berterusan - ONS. Media nutrien berturut-turut melepasi seksyen pemanasan, bahagian pegangan dan bahagian penyejukan.

TP 7. Penanaman budaya penggantungan

Penanaman biokultur dijalankan dalam bioreaktor, budaya penggantungan yang bercampur disebabkan oleh bekalan udara ke dalam bioreaktor. Proses ini dijalankan dalam mod semi-periodik, apabila sejumlah medium nutrien segar sentiasa ditambahkan ke bioreator dan pada masa yang sama jumlah penggantian sel yang sama diambil..

TP 8. Pengasingan budaya tisu.

Pemisahan budaya tisu dari medium nutrien dilakukan dengan kaedah sedimentasi (sedimentasi) dalam sedimentator, pemisahan yang lebih dalam disediakan dengan menyaring kaedah yang lembut untuk memelihara integriti sel-sel kultur.

Insulin disucikan dengan kaedah kromatografi: frontal, permeasi gel, pertukaran anion. Pemurnian insulin dan derivatif pada sorben dengan sifat kation-pertukaran kuat (contohnya SP-Sepharose FF) boleh digunakan sistem penampan berdasarkan ammonium asetat dengan kandungan urea yang rendah (sehingga 2 M atau kurang).

TP 10. Mendapatkan molekul insulin

Rangkaian terpilih dan disucikan dilipat dan dioksidakan, yang memastikan pembentukan jambatan disulfida yang sesuai.

Pengeringan produk dijalankan dalam pengering beku.

TP 12. Penilaian kualiti produk siap.

Rupa (seperti yang diterangkan), aktiviti (kaedah biologi).

UMO 13. Pembungkusan, pelabelan, penghantaran.

Aktiviti insulin diukur dalam unit tindakan (ED) atau dalam unit tindakan antarabangsa (IU - Rusia atau IU - Bahasa Inggeris atau UI - Bahasa Perancis). 1 unit sepadan dengan aktiviti 1/24 mg (41.66 μg) daripada insulin kristal.

Pada tahun 1922, Frederick Banting mencadangkan unit tindakan insulin harus dipertimbangkan sebagai bilangan sentimeter padu ekstrak pankreas yang, dalam masa 2-4 jam, membawa arnab yang sihat untuk hipoglikemia dengan tahap SC 2.5 mmol / L. Sedikit kemudian pada tahun yang sama, pasukan yang sama mencadangkan satu unit "tetikus" - jumlah insulin yang diperlukan untuk membawa separuh daripada kumpulan eksperimen tikus untuk sawan (penyelidik di sini pada mulanya bertindak dengan analogi dengan LD50).

Pada tahun berikutnya, Jawatankuasa Antarabangsa bagi Standardisasi mengguna pakai definisi unit tindakan insulin: "Jumlah insulin yang diperlukan untuk menurunkan tahap glukosa darah ke peringkat di mana kejang bermula pada arnab seberat 2 kg, yang tidak diberi makan selama 24 jam." Unit ini, sebagai penghormatan kepada kumpulan Banting dan Best, Toronto, dinamakan unit tindakan insulin Toronto.

Pada tahun 1925, piawaian antarabangsa yang pertama diperkenalkan, yang menegaskan bahawa satu unit tindakan insulin adalah jumlah yang sama dengan 1/8 mg insulin kristal.

Oleh kerana kemajuan besar dalam penyucian insulin dan ketidakselesaan menggunakan unit besar itu pada tahun 1936, jawatankuasa Liga Bangsa-Bangsa meluluskan piawaian antarabangsa yang baru untuk tindakan insulin, yang menyamakan unit kepada 1/22 mg insulin kristal. Pada tahun 1952, piawaian itu diubah lagi dan 1 unit disamakan dengan 1 / 24.5 mg insulin kristal, dan pada tahun 1958 standard keempat akhirnya muncul (1 U bersamaan dengan 1/24 mg insulin kristal). WHO pada tahun 1982 membuat penyelarasan terkini kepada piawaian, yang tidak menjejaskan takrif unit, tetapi hanya berkenaan dengan perubahan yang berkaitan dengan kemunculan insulin insinyur genetik manusia.

Bahagian VIII. Keselamatan, keselamatan kebakaran dan

Setiap pekerja dan pekerja kejuruteraan apabila menerima kerja mesti menjalani arahan utama. Taklimat utama dijalankan oleh mandala atau tuan menurut program berikut:

Peruntukan utama undang-undang mengenai perlindungan buruh, keselamatan, sanitasi industri;

Tujuan dan prosedur untuk penggunaan pakaian khas dan peralatan pelindung diri;

Tugas-tugas di tempat kerja;

Keperluan untuk organisasi dan penyelenggaraan tempat kerja yang sepatutnya;

Peraturan keselamatan elektrik am, nilai pengudaraan dan peraturan untuk penggunaan sistem pengudaraan;

Berkenalan dengan proses teknologi, peralatan peranti dan semua objek berbahaya.

Semua peralatan elektrik mesti mematuhi kehendak "Peraturan untuk operasi peralatan elektrik." Peralatan elektrik mesti didasarkan. Semua bilik pengeluaran dan utiliti, pemasangan, kemudahan hendaklah disediakan dengan peralatan pemadam kebakaran dan peralatan memadam kebakaran.

Pengambilan orang yang tidak dibenarkan ke dalam kedai adalah dilarang.

Seksyen IX. Senarai arahan pengeluaran

Arahan kerja untuk rawatan kebersihan premis.

Arahan untuk keselamatan, sanitasi industri dan keselamatan kebakaran.

Arahan mengenai penyediaan, penghantaran dan penerimaan pembaikan peralatan.

Arahan mengenai cara menerima bahan mentah dan bahan bantu;

Pelan penyingkiran kemalangan.

Arahan untuk penjanaan semula penyelesaian.

Arahan kerja bagi pengendali basuh, pengeringan dan botol steril.

Arahan untuk mekanik mengenai pembaikan dan penyelenggaraan saluran paip.

Teknologi Pengeluaran Insulin

Insulin.docx

Bab 1. Tinjauan Sastera

1.3. Syringes, pena pen dan dispenser insulin

1.4 Teknik suntikan insulin.............................................

1.5.Faktor yang mempengaruhi penyerapan insulin dan tindakan.........

1.6. Komplikasi terapi insulin............................................

1.7. Pembungkusan insulin

1.8. Penyimpanan insulin.

1.9. Cara moden untuk memperbaiki terapi insulin.....

Bab 2. Bahagian eksperimen

Insulin (dari bahasa Latin Insula - pulau) - hormon peptida, terbentuk dalam sel-sel beta di pulau-pulau kecil Langerhans pankreas. Ia mempunyai kesan multifaceted pada metabolisme di hampir semua tisu.

Fungsi utama insulin adalah untuk memastikan kebolehtelapan membran sel untuk molekul glukosa. Dalam bentuk ringkas, kita boleh mengatakan bahawa bukan sahaja karbohidrat, tetapi juga nutrien yang akhirnya dipecah menjadi glukosa, yang digunakan untuk mensintesis molekul yang mengandungi karbon yang lain, dan merupakan satu-satunya bahan api untuk stesen janakuasa selular - mitokondria. Tanpa insulin, kebolehtelapan sel membran ke glukosa jatuh 20 kali ganda, dan sel-sel mati akibat kebuluran, dan gula berlebihan dibubarkan dalam racun darah badan.

Kemerosotan sekresi insulin disebabkan oleh pemusnahan sel beta - kekurangan insulin mutlak - adalah elemen utama dalam patogenesis diabetes mellitus jenis 1. Pelanggaran terhadap insulin pada tisu - kekurangan insulin relatif - mempunyai tempat penting dalam perkembangan diabetes jenis 2.

Bilangan penderita diabetes di seluruh dunia adalah 120 juta (2.5% daripada penduduk). Setiap 10-15 tahun bilangan pesakit berganda. Menurut Institut Diabetes Antarabangsa (Australia), menjelang 2010, terdapat 220 juta pesakit di dunia. Di Ukraine, terdapat kira-kira sejuta pesakit, di mana 10-15% menderita diabetes paling bergantung insulin (jenis I). Malah, bilangan pesakit adalah 2-3 kali lebih banyak disebabkan oleh bentuk yang tidak didiagnosis tersembunyi.

Sejarah penemuan insulin dikaitkan dengan nama doktor Rusia I.M. Sobolev (separuh kedua abad ke-19), yang membuktikan bahawa tahap gula dalam darah manusia dikawal oleh hormon khusus pankreas.

Pada tahun 1922, insulin yang diasingkan dari pankreas haiwan mula diperkenalkan kepada budak lelaki berusia 30 tahun. hasilnya melebihi semua jangkaan, dan setahun kemudian firma Amerika Eli Lilly mengeluarkan persediaan insulin haiwan pertama.

Selepas menerima insulin kumpulan pertama industri dalam beberapa tahun akan datang, cara pemisahan dan pembersihan yang besar telah diliputi. Akibatnya, hormon ini boleh didapati untuk pesakit diabetes jenis 1.

Pada tahun 1935, penyelidik Denmark Hagedorn mengoptimumkan tindakan insulin dalam badan dengan mencadangkan ubat yang berpanjangan.

Kristal insulin pertama diperoleh pada tahun 1952, dan pada tahun 1954, ahli biokimia Inggeris G.Senger menguraikan struktur insulin. Pengembangan kaedah untuk pemurnian hormon dari bahan dan produk hormon lain yang menyebabkan kemerosotan insulin memungkinkan untuk mendapatkan insulin homogen, yang dipanggil insulin satu komponen.

Pada awal 70-an gg. Saintis Soviet A. Yudaev dan S. Shvachkin mencadangkan sintesis kimia insulin, bagaimanapun, pelaksanaan sintesis ini pada skala industri adalah mahal dan tidak menguntungkan.

Pada masa akan datang, terdapat peningkatan progresif dalam tahap pemurnian insulin, yang mengurangkan masalah yang disebabkan oleh alahan insulin, fungsi buah pinggang terjejas, gangguan visual dan rintangan insulin imun. Hormon yang paling berkesan diperlukan untuk terapi penggantian dalam diabetes mellitus - insulin homolog, iaitu insulin manusia.

Pada tahun 80-an, kemajuan dalam biologi molekul memungkinkan untuk mensintesis rantai insulin manusia menggunakan E.coli, yang kemudian digabungkan menjadi molekul hormon aktif biologi, dan insulin rekombinan diperolehi di Institut Kimia Bioorganik dari Akademi Sains Rusia menggunakan strain genetik E.coli.

Tujuan kerja saya: Kajian persediaan insulin yang dibentangkan di pasaran kami, kelebihan dan kelemahan mereka.

Tugas: Pertimbangan proses mendapatkan insulin dalam pengeluaran perindustrian.

Bab 1. Tinjauan Sastera

1.1 Memeroleh insulin

Insulin manusia boleh dihasilkan dalam empat cara:

1) sintesis kimia lengkap;

2) pengekstrakan dari pankreas seseorang (kedua-dua kaedah ini tidak sesuai kerana ketidakcekapan: pembangunan tidak mencukupi kaedah pertama dan kekurangan bahan mentah untuk pengeluaran besar-besaran oleh kaedah kedua);

3) dengan kaedah semisynthetic menggunakan penggantian enzim-kimia pada posisi 30 rantai B alanin asid amino dalam insulin babi dengan threonine;

4) kaedah biosintetik untuk teknologi kejuruteraan genetik. Dua kaedah terakhir membolehkan untuk mendapatkan insulin insulin yang tinggi.

Pertimbangkan untuk mendapatkan insulin biosynthetically, dari segi kelebihan kaedah ini.

Jadi, faedah mendapatkan insulin secara biosintetik.

Sebelum pengenalan kepada industri kaedah untuk menghasilkan insulin menggunakan mikroorganisma rekombinan, hanya ada satu cara untuk menghasilkan insulin - dari kelenjar pankreas lembu dan babi. Insulin yang berasal dari pankreas lembu berbeza daripada insulin manusia dengan 3 residu asid amino, dan insulin yang diperoleh dari kelenjar babi hanya satu residu asid amino, iaitu, lebih dekat dengan insulin manusia. Walau bagaimanapun, dengan pengenalan protein yang berbeza dalam struktur dari protein manusia, walaupun dalam ungkapan kecil, reaksi alahan boleh berlaku. Insulin seperti protein asing juga boleh dinyahaktifkan dalam darah oleh antibodi yang terhasil.

Di samping itu, untuk mendapatkan 1 kilogram insulin, 35 ribu babi diperlukan (jika diketahui bahawa keperluan tahunan untuk insulin adalah 1 tan dadah). Sebaliknya, jumlah insulin yang sama boleh diperoleh secara biosynthetically oleh biosintesis dalam 25 penentu padu menggunakan mikroorganisme rekombinan Escherichia coli.

Kaedah biosintetik mendapatkan insulin digunakan pada awal tahun 80-an

Marilah kita memikirkan skim pengeluaran insulin rekombinan (Eli Lilli- Eli-Lilly, Amerika Syarikat):

Tahap 1. Dengan sintesis kimia, urutan nukleotida dicipta yang menyandikan pembentukan rantai A dan B, iaitu, gen sintetik dicipta.

2. peringkat. Setiap gen sintetik dimasukkan ke dalam plasmid (sejenis penyintesis gen A yang diperkenalkan ke dalam satu plasmid, dan satu sintesis gen sintetik B dimasukkan ke dalam plasmid lain).

3. peringkat. Masukkan gen pengekodan pembentukan betagalactosidase enzim. Gen ini dimasukkan ke dalam setiap plasmid untuk mencapai replikasi plasmid yang kuat.

4. peringkat. Plasmid diperkenalkan ke Escherichia coli cell - Escherichia coli dan dua budaya pengeluar diperolehi, satu budaya mensintesis rantai A, rantai B kedua.

5. pentas. Letakkan dua budaya dalam penapis. Pada hari Rabu menambah galaktosa, yang mendorong pembentukan betagalactosidase enzim. Dalam kes ini, plasmid secara aktif meniru, membentuk banyak salinan plasmid dan oleh itu, banyak gen mensintesis rantai A dan B.

6. peringkat. Sel lyse, merembeskan rantai A dan B, yang berkaitan dengan betagalactosidase. Semua ini dirawat dengan sianogen bromida dan rantai A dan B dibuang dari beta galactosidase. Kemudian buat lagi pemurnian dan pemilihan rantai A dan B.

7. peringkat. Sisa cysteine ​​teroksida, terikat dan insulin disediakan.

Insulin yang diperolehi melalui laluan ini adalah insulin manusia dalam strukturnya, yang sejak awal terapi meminimumkan berlakunya tindak balas alahan.

Untuk mendapatkan insulin manusia yang disucikan, protein hibrid yang diasingkan daripada biomassa tertakluk kepada transformasi kimia-enzimatik dan pembersihan kromatografi yang sesuai (frontal, gel-penetrating, anion-exchange).

Sebuah insulin rekombinan diperolehi di Institut Akademi Sains Rusia menggunakan strain E. coli yang direka secara genetik; kaedahnya terdiri daripada sintesis prekursor biologi proinsulin, yang memungkinkan untuk tidak menjalankan sintesis berasingan insulin A dan B rantai. Untuk pengeluaran bahagian pro-insulin molekul dalam E. coli. plasmid diperkenalkan (ia diperolehi dengan memasukkan DNA semula jadi atau asing - ini adalah bagaimana molekul RNA rekombinan diperoleh). Plasmid menyediakan sintesis protein rekombinan, yang merupakan urutan pemimpin dan serpihan protein, serta proinsulin manusia dengan residu methionine (asid amino) di antara mereka. Bahagian pro-insulin molekul dipisahkan dengan rawatan dengan bromin cyan dalam asid asetik (belahan dilakukan dengan selektif - oleh residu metionin). Campuran (bahagian proinsulin dan urutan pemimpin) dipisahkan oleh kromatografi. Di peringkat seterusnya, dalam urutan proinsulin yang terhasil, susunan bersama rantai A dan B yang betul dilakukan, yang dilakukan oleh bahagian tengah - peptida C. Di peringkat seterusnya, peptida C mengikat diasingkan oleh kaedah enzimatik. Selepas satu siri pembersihan kromatografi, termasuk pertukaran ion, gel, dan HPLC, saya mendapat insulin insulin tinggi dan aktiviti semulajadi.

Kawalan mutu insulin yang direka bentuk secara genetik menunjukkan penunjuk penunjuk tambahan yang mencirikan kestabilan strain rekombinan dan plasmid, ketiadaan bahan genetik luaran dalam penyediaan, identiti gen yang dinyatakan, dan sebagainya.

1.2 Persediaan insulin

Persediaan insulin berbeza mengikut sumbernya. Babi dan insulin lembu berbeza daripada manusia dalam komposisi asid amino: biji dalam tiga asid amino, dan porcine dalam satu. Tidak menghairankan bahawa dalam rawatan dengan insulin lembu, reaksi buruk berkembang lebih kerap daripada dalam rawatan dengan porcine atau insulin manusia. Reaksi ini dinyatakan dalam rintangan insulin imunologi, alahan insulin, lipodystrophy (perubahan lemak subkutan pada tapak suntikan).

Walaupun terdapat kelemahan insulin lembu, ia masih banyak digunakan di dunia. Namun begitu, imunologi, kekurangan insulin lembu adalah jelas: tidak dianjurkan untuk menetapkannya untuk pesakit yang baru didiagnosis dengan diabetes mellitus, wanita hamil atau untuk terapi insulin jangka pendek, contohnya, dalam tempoh perioperatif. Kualiti negatif insulin biji juga dipelihara apabila digunakan dalam campuran dengan porcine, insulin campuran jadi (porcine + bovine) juga tidak boleh digunakan untuk rawatan golongan kategori ini.

Persediaan insulin manusia untuk struktur kimia sama sekali sama dengan insulin manusia.

Masalah utama kaedah biosintetik untuk mendapatkan insulin manusia adalah pembersihan lengkap produk akhir dari kekotoran terkecil mikroorganisma yang digunakan dan produk metabolik mereka. Kaedah kawalan kualiti baru memastikan bahawa insulin biosintetik manusia pengeluar di atas bebas daripada sebarang kekotoran berbahaya; dengan itu, tahap penyucian dan kecekapan menurunkan glukosa memenuhi keperluan tertinggi dan hampir sama. Sebarang kesan sampingan yang tidak diingini, bergantung kepada kekotoran, ubat ini tidak mempunyai insulin.

Persiapan insulin, bergantung pada permulaan dan tempoh tindakan, dibahagikan kepada kumpulan berikut:
1) insulin tindakan cepat dan ultrashort;
2) insulin bertindak pendek (insulins "mudah");
3) insulin jangka sederhana (insulins "perantaraan");
4) insulin lama bertindak;
5) insulin "bercampur" - gabungan insulin daripada tempoh tindakan yang berlainan.

Bilangan persediaan insulin dengan nama berlainan adalah beberapa dozen, dan nama insulin baru dari pelbagai negara asing, dan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, syarikat farmaseutikal tempatan ditambah setiap tahun.

Insulin cepat dan ultrashort

Insulin cepat dan ultrashort kini termasuk tiga ubat baru - lispro (humalog), aspart (novoid, novolog) dan glulissin (apidra). Keanehan mereka adalah permulaan dan penghujung tindakan yang lebih cepat berbanding dengan orang biasa, "mudah" insulin. Permulaan pesat kesan menurunkan glukosa insulina baru adalah disebabkan penyerapan dipercepatkan dari lemak subkutan. Keistimewaan insulina baru memungkinkan untuk mengurangkan masa antara suntikan dan asupan makanan mereka, mengurangkan tahap glukemia selepas pemakanan dan mengurangkan kejadian hipoglikemia.

Permulaan tindakan lispro, aspart dan glulissin berlaku dalam lingkungan 5 hingga 10-15 minit, kesan maksimum (puncak tindakan) adalah selepas 60 minit, tempoh tindakan adalah 3 hingga 5 jam. Insulin ini diberikan 5 hingga 15 minit sebelum makan atau segera sebelum itu. Ia telah ditubuhkan yang mentadbir insulin lispro segera selepas makan juga menyediakan kawalan glisemik yang baik. Walau bagaimanapun, penting untuk mengingati bahawa pemberian insulin ini 20 hingga 30 minit sebelum makan boleh menyebabkan hipoglikemia.

Pesakit yang beralih ke pengenalan insulin ini perlu mengawal tahap glisemik lebih kerap sehingga mereka belajar untuk mengkorelasikan jumlah karbohidrat yang digunakan dan dos insulin. Oleh itu, dos ubat ditetapkan dalam setiap kes secara individu.

Jika hanya humalog (Insulin lispro), cepat atau baru (insulin aspart) yang baru atau apidra (insulin glulisine) digunakan, mereka boleh diberikan 4-6 kali sehari, dan digabungkan dengan insulin lama yang bertindak 3 kali sehari. Dos tunggal yang melebihi 40 U dibenarkan dalam kes yang luar biasa. Insulin ini, yang terdapat dalam botol, boleh dicampur dalam jarum suntikan yang sama dengan persediaan insulin manusia dengan tempoh tindakan yang lebih lama. Apabila insulin berkelajuan tinggi ini dikumpulkan dalam suntikan terlebih dahulu. Suntikan adalah wajar dilakukan segera selepas pencampuran. Insulin-insulin yang dihasilkan dalam kartrij (lengan khas) tidak bertujuan untuk penyediaan campuran dengan insulin lain.

Ini penting!
Insulin berkelajuan tinggi baru adalah mudah untuk pesakit yang menjalani gaya hidup aktif, penggunaannya disyorkan untuk jangkitan akut, tekanan emosi, meningkatkan jumlah karbohidrat dalam makanan, mengambil ubat-ubatan yang menggalakkan hiperglikemia (hormon tiroid, kortikosteroid - prednisolone, dll), dengan sikap tidak bertoleransi yang lain persiapan insulin atau hyperglycemia selepas pemakanan, yang tidak sesuai dengan tindakan insulin lain. Ia harus ditekankan sekali lagi bahawa insulin bertindak pantas harus digunakan secara langsung dengan pengambilan makanan.