loader

Hoofd-

Behandeling

Insuline productietechnologie

Insuline is een van de hormonen die het menselijk lichaam zelf produceert, met name de pancreas. Schending van de afscheiding van deze stof leidt tot de opkomst van een dergelijke ernstige ziekte als diabetes. Voor de behandeling met een synthetisch hormoon, dat zich lange tijd geïsoleerd heeft van de alvleesklier van het vee. De technologie voor het produceren van insuline met behulp van een zeer algemene bacterie, Escherichia coli of gistzwam, is echter al geruime tijd gebruikt. Met behulp van deze methode kunt u allergische reacties voorkomen die worden veroorzaakt door vreemd eiwit, dat een klein verschil met de mens heeft.

Technologisch schema

De productietechnologie van insuline omvat alle belangrijke stadia van de productie van biotech-producten. Het resultaat is een kristallijn eindproduct dat vervolgens wordt gebruikt om injectie-oplossingen te maken die worden gebruikt bij de behandeling van ernstige vormen van diabetes mellitus type I en II. Het belangrijkste effect van dit hormoon in het lichaam komt tot uiting in een afname van het glucosegehalte in het bloed.

De stadia van de insulineproductie zijn als volgt:

  • Voorlopige. Het voert bewerkingen uit zoals de voorbereiding en zuivering van water en lucht, het reinigen van industriële gebouwen en de sterilisatie van apparatuur, de inspectie van personeel, de verwerking van handen en de uitgifte van steriele schoenen en kleding. Ook wordt in het voorbereidende stadium de primaire chemische synthese van de moleculenketens waaruit het insuline-eiwit zal worden samengesteld, uitgevoerd. Ketting A bevat 21 aminozuurresiduen en keten B bevat 30 aminozuren.
  • Bereiding van voedingsoplossingen en celkweek. Om een ​​levende cel de noodzakelijke verbinding te laten produceren, wordt het overeenkomstige gen geïntroduceerd. Hiervoor wordt het plasmide geknipt door speciale enzymen, restrictasen, en de genen die coderen voor de synthese van de noodzakelijke verbindingen worden erin genaaid. Vervolgens wordt, met behulp van de micro-injectiemethode, het gemodificeerde plasmide teruggevoerd naar de cel.
  • Teelt van celsuspensie. Genetisch gemodificeerde cellen worden in een voedingsoplossing geplaatst, met alle ingrediënten die nodig zijn voor groei en voortplanting en die worden gesteriliseerd. Het cultiveren van de cultuur vindt plaats in speciale bioreactoren, waar de voorgezuiverde lucht wordt toegevoerd. Periodiek wordt een bepaalde hoeveelheid voedingsoplossing aan de reactor toegevoegd en tegelijkertijd wordt hetzelfde volume celsuspensie teruggetrokken.
  • De toewijzing van cultuur. De scheiding van vloeistof en celkweek wordt uitgevoerd door de methode van sedimentatie (sedimentatie) in speciale sedimentators, en vervolgens filtratie, die het mogelijk maakt om de integriteit van de cellen te behouden.
  • Chromatografische zuivering van de stof. Het wordt uitgevoerd op de juiste apparatuur, met behulp van verschillende methoden, in het bijzonder frontale, anionenwisselings- en gelpermeatiechromatografie.
  • Krijg eiwitmolecuul. In het feitelijke biotechstadium vindt de synthese van een niet-geproduceerd insulinemolecuul plaats. En de twee componenten van zijn kettingen. Ze worden gehecht na oxidatie en vouwing van de verkregen ketens, resulterend in de vorming van disulfidebruggen.
  • Vriesdrogen in een speciale oven, waarna het resulterende kristallijne preparaat wordt gecontroleerd op overeenstemming met de norm, verpakt, geëtiketteerd en verzonden naar de consument.

Ons bedrijf tegen gunstige voorwaarden biedt kant-en-klare productielijnen, waarbij alle technologie voor insulineproductie volledig wordt nageleefd. Dankzij nauwkeurige berekeningen, technische en informatieve ondersteuning, evenals opleiding van personeel in het kader van een uitgebreid programma, zal het bedrijf winstgevend zijn en zal er veel vraag naar zijn producten zijn.

Wat maakt insuline

Insuline is het belangrijkste medicijn voor de behandeling van patiënten met type 1-diabetes. Soms wordt het ook gebruikt om de toestand van de patiënt te stabiliseren en zijn welzijn in het tweede type ziekte te verbeteren. Deze stof is van nature een hormoon dat in staat is om in kleine hoeveelheden het metabolisme van koolhydraten te beïnvloeden. Normaal produceert de alvleesklier een voldoende hoeveelheid insuline, wat helpt bij het handhaven van een fysiologische bloedsuikerspiegel. Maar bij ernstige endocriene stoornissen worden insuline-injecties vaak de enige kans om de patiënt te helpen. Helaas kan het niet oraal worden ingenomen (in pilvorm) omdat het volledig wordt vernietigd in het spijsverteringskanaal en zijn biologische waarde verliest.

Opties voor insuline voor gebruik in de medische praktijk

Veel diabetici hebben zich waarschijnlijk wel eens afgevraagd wat insuline maakt, dat wordt gebruikt voor medische doeleinden? Tegenwoordig wordt dit medicijn meestal verkregen met behulp van de methoden van genetische manipulatie en biotechnologie, maar soms wordt het gewonnen uit grondstoffen van dierlijke oorsprong.

Geneesmiddelen afgeleid van grondstoffen van dierlijke oorsprong

Het verkrijgen van dit hormoon uit de pancreas van varkens en runderen is een oude technologie die tegenwoordig nog maar zelden wordt gebruikt. Dit komt door de lage kwaliteit van het verkregen medicijn, de neiging om allergische reacties te veroorzaken en onvoldoende zuivering. Het feit is dat, aangezien een hormoon een eiwitstof is, het bestaat uit een specifieke reeks aminozuren.

Aan het begin en in het midden van de 20e eeuw, toen vergelijkbare geneesmiddelen niet bestonden, werd zelfs een dergelijke insuline een doorbraak in de geneeskunde en kon de behandeling van diabetici naar een nieuw niveau. Hormonen verkregen door deze methode, verlaagde de bloedsuikerspiegel echter, terwijl ze vaak bijwerkingen en allergieën veroorzaakten. Verschillen in de samenstelling van aminozuren en onzuiverheden in het geneesmiddel beïnvloedden de toestand van patiënten, dit was vooral duidelijk in de meer kwetsbare categorieën van patiënten (kinderen en ouderen). Een andere reden voor de slechte tolerantie van dergelijke insuline is de aanwezigheid van zijn inactieve voorloper in het medicijn (pro-insuline), wat in deze variatie van het medicijn onmogelijk was te verwijderen.

Tegenwoordig zijn er verbeterde varkens-insulines die vrij zijn van deze nadelen. Ze worden verkregen uit de pancreas van een varken, maar daarna worden ze onderworpen aan aanvullende verwerking en zuivering. Ze zijn multicomponent en bevatten hulpstoffen.

Dergelijke medicijnen worden door patiënten veel beter verdragen en veroorzaken praktisch geen ongewenste reacties, ze remmen het immuunsysteem niet en verlagen de bloedsuikerspiegel effectief. Tegenwoordig wordt runderinsuline niet in de geneeskunde gebruikt, vanwege de buitenaardse structuur, tast het het immuunsysteem en andere systemen van het menselijk lichaam aan.

Genetisch gemanipuleerde insuline

Menselijke insuline, die wordt gebruikt voor diabetici, wordt op twee manieren op industriële schaal geproduceerd:

  • met behulp van enzymatische behandeling van varkensinsuline;
  • gebruik van genetisch gemodificeerde Escherichia coli of giststammen.

Met de fysisch-chemische verandering van varkens-insulinemoleculen onder de werking van speciale enzymen worden ze identiek aan humane insuline. De aminozuursamenstelling van het resulterende preparaat verschilt niet van de samenstelling van het natuurlijke hormoon dat bij mensen wordt geproduceerd. In het productieproces ondergaat het medicijn een hoge klaring, daarom veroorzaakt het geen allergische reacties en andere ongewenste manifestaties.

Maar meestal wordt insuline verkregen met behulp van gemodificeerde (genetisch gemodificeerde) micro-organismen. Bacteriën of gisten die biotechnologische methoden gebruiken, worden zodanig gemodificeerd dat ze zelf insuline kunnen produceren.

Er zijn 2 methoden om deze insuline te verkrijgen. De eerste is gebaseerd op het gebruik van twee verschillende stammen (soorten) van een enkel micro-organisme. Elk van hen synthetiseert slechts één streng van het hormoon-DNA-molecuul (er zijn er twee en ze zijn spiraalvormig ineengedraaid). Vervolgens zijn deze ketens verbonden en in de resulterende oplossing is het al mogelijk om de actieve vormen van insuline te scheiden van die welke geen biologische betekenis hebben.

De tweede methode voor het verkrijgen van geneesmiddelen met behulp van Escherichia coli of gist is gebaseerd op het feit dat de microbe eerst inactieve insuline produceert (dat wil zeggen, zijn voorloper is pro-insuline). Vervolgens, met behulp van een enzymatische behandeling, wordt deze vorm geactiveerd en gebruikt in de geneeskunde.

Al deze processen zijn meestal geautomatiseerd, de lucht en alle contactoppervlakken met ampullen en injectieflacons zijn steriel en de lijnen met de apparatuur zijn verzegeld.

Methoden van biotechnologie stellen wetenschappers in staat na te denken over alternatieve oplossingen voor het probleem van diabetes. Tot nu toe zijn er bijvoorbeeld preklinische studies uitgevoerd naar de productie van kunstmatige bètacellen van de pancreas, die kunnen worden verkregen met behulp van genetische manipulatiemethoden. Misschien worden ze in de toekomst gebruikt om het functioneren van dit orgaan bij een zieke te verbeteren.

Extra componenten

De productie van insuline zonder hulpstoffen in de moderne wereld is bijna niet voor te stellen, omdat ze de chemische eigenschappen ervan kunnen verbeteren, de actietijd kunnen verlengen en een hoge mate van zuiverheid kunnen bereiken.

Volgens zijn eigenschappen kunnen alle aanvullende ingrediënten in de volgende klassen worden verdeeld:

  • verleners (stoffen die worden gebruikt om een ​​langerwerkend geneesmiddel te garanderen);
  • desinfecterende ingrediënten;
  • stabilisatoren, dankzij welke optimale zuurgraad wordt gehandhaafd in de oplossing van het medicijn.

Langdurige supplementen

Er zijn langdurige insulines waarvan de biologische activiteit 8 tot 42 uur aanhoudt (afhankelijk van de groep van het geneesmiddel). Dit effect wordt bereikt door speciale stoffen toe te voegen - verlengers van de injectie-oplossing. Meestal wordt voor dit doel een van deze verbindingen gebruikt:

Eiwitten die het effect van het medicijn verlengen ondergaan gedetailleerde zuivering en zijn weinig allergeen (bijvoorbeeld protamine). Zinkzouten hebben ook geen nadelige invloed op de insuline-activiteit of het menselijk welzijn.

Antimicrobiële bestanddelen

Desinfectiemiddelen in de samenstelling van insuline zijn noodzakelijk zodat tijdens opslag en gebruik de microbiële flora niet wordt vermenigvuldigd. Deze stoffen zijn conserveringsmiddelen en zorgen voor de veiligheid van de biologische activiteit van het medicijn. Als een patiënt een hormoon uit één fles alleen aan zichzelf injecteert, kan het medicijn bovendien enkele dagen aanhouden. Vanwege de hoogwaardige antibacteriële componenten hoeft hij niet-gebruikte medicijnen weg te gooien vanwege de theoretische mogelijkheid van reproductie van microben in oplossing.

Als desinfecterende componenten bij de productie van insuline kunnen dergelijke stoffen worden gebruikt:

Bepaalde desinfecterende ingrediënten zijn geschikt voor de productie van elk type insuline. Hun interactie met het hormoon moet worden onderzocht in het stadium van preklinisch onderzoek, omdat het conserveermiddel de biologische activiteit van insuline niet mag verstoren of op de een of andere manier de eigenschappen van het middel op een andere manier negatief beïnvloedt.

Het gebruik van conserveringsmiddelen laat u in de meeste gevallen toe om het hormoon onder de huid in te gaan zonder voorbehandeling met alcohol of andere ontsmettingsmiddelen (de fabrikant vermeldt dit gewoonlijk in de instructies). Dit vereenvoudigt de toediening van het medicijn en vermindert het aantal voorbereidende procedures vóór de injectie zelf. Maar deze aanbeveling werkt alleen als de oplossing wordt geïnjecteerd met een individuele insulinespuit met een dunne naald.

stabilisatoren

Stabilisatoren zijn nodig om de pH van de oplossing op een vooraf bepaald niveau te houden. Het behoud van het medicijn, de activiteit ervan en de stabiliteit van de chemische eigenschappen ervan hangen af ​​van de zuurgraad. Bij de productie van injectiehormoon voor diabetici worden vaak fosfaten voor dit doel gebruikt.

Voor insuline met zink zijn stabilisatoren voor de oplossing niet altijd nodig, omdat metaalionen helpen de noodzakelijke balans te handhaven. Als ze nog steeds worden gebruikt, gebruiken in plaats van fosfaten andere chemische verbindingen, omdat de combinatie van deze stoffen leidt tot neerslag en de ongeschiktheid van het medicijn. Een belangrijke eigenschap die wordt opgelegd aan alle stabilisatoren is veiligheid en het onvermogen om reacties met insuline op te nemen.

De selectie van injecteerbare geneesmiddelen voor diabetes voor elke specifieke patiënt moet worden behandeld door een competente endocrinoloog. De taak van insuline is niet alleen om normale bloedsuikerspiegels te behouden, maar ook om andere organen en systemen niet te beschadigen. Het medicijn moet chemisch neutraal, weinig allergeen en bij voorkeur betaalbaar zijn. Het is ook heel handig als de geselecteerde insuline kan worden gemengd met zijn andere versies door de duur van de actie.

Welke insuline wordt gemaakt voor diabetici: moderne productie en methoden om te verkrijgen

Insuline is een hormoon dat een cruciale rol speelt bij het waarborgen van de normale werking van het menselijk lichaam. Het wordt geproduceerd door pancreascellen en draagt ​​bij tot de absorptie van glucose, de belangrijkste energiebron en het belangrijkste voedsel voor de hersenen.

Maar soms, vanwege een of andere reden, neemt de insulinesecretie in het lichaam aanzienlijk af of stopt helemaal, hoe tezelfdertijd te zijn en hoe te helpen. Dit leidt tot ernstige verstoring van het koolhydraatmetabolisme en de ontwikkeling van een dergelijke gevaarlijke ziekte als diabetes.

Zonder tijdige en adequate behandeling kan deze ziekte ernstige gevolgen hebben, waaronder verlies van gezichtsvermogen en ledematen. De enige manier om de ontwikkeling van complicaties te voorkomen, zijn regelmatige injecties van kunstmatig verkregen insuline.

Maar wat is insuline voor diabetici en hoe beïnvloedt het de patiënt? Deze vragen interesseren veel mensen met een diagnose van diabetes. Om dit te begrijpen, is het noodzakelijk om alle methoden voor het verkrijgen van insuline te overwegen.

species

Moderne insulinepreparaten verschillen op de volgende manieren:

  • Bron van herkomst;
  • Duur van de actie;
  • pH van de oplossing (zuur of neutraal);
  • Aanwezigheid in de samenstelling van conserveermiddelen (fenol, cresol, fenol-cresol, methylparaben);
  • De insulineconcentratie is 40, 80, 100, 200, 500 U / ml.

Deze symptomen beïnvloeden de kwaliteit van het medicijn, de kosten en de mate van impact op het lichaam.

bronnen

Afhankelijk van de bron worden insulinepreparaten onderverdeeld in twee hoofdgroepen:

Dieren. Ze zijn afgeleid van de pancreas van runderen en varkens. Ze kunnen onveilig zijn, omdat ze vaak ernstige allergische reacties veroorzaken. Dit geldt met name voor runderinsuline, dat drie aminozuren bevat die niet karakteristiek zijn voor de mens. Varkensvleesinsuline is veiliger omdat het verschilt met slechts één aminozuur. Daarom wordt het vaker gebruikt bij de behandeling van diabetes.

Human. Ze zijn van twee soorten: vergelijkbaar met menselijke of halfsynthetische, verkregen uit varkensinsuline door enzymatische transformatie en menselijke of DNA-recombinant, die E. coli-bacteriën produceren vanwege de verworvenheden van genetische manipulatie. Deze insulinepreparaten zijn volledig identiek aan het hormoon dat door de menselijke pancreas wordt geproduceerd.

Tegenwoordig wordt zowel humane als dierlijke insuline veel gebruikt bij de behandeling van diabetes. De moderne dierlijke insulineproductie omvat de hoogste graad van zuivering van het medicijn.

Dit helpt het te ontdoen van dergelijke ongewenste onzuiverheden zoals pro-insuline, glucagon, somatostatine, eiwitten, polypeptiden die ernstige bijwerkingen kunnen veroorzaken.

Moderne monopiek-insuline, dat wil zeggen geproduceerd met de afgifte van "piek" van insuline, wordt beschouwd als het beste dierlijk afgeleide geneesmiddel.

Duur van de actie

De insulineproductie wordt volgens verschillende technologieën uitgevoerd, waardoor geneesmiddelen met een verschillende actieduur kunnen worden verkregen, namelijk:

  • ultrakorte actie;
  • kort acteren;
  • langdurige actie;
  • gemiddelde actieduur;
  • lang acteren;
  • gecombineerde actie.

Insuline ultrakorte actie. Deze insulinepreparaten onderscheiden zich door het feit dat ze onmiddellijk na de injectie beginnen te werken en hun piek bereiken na 60-90 minuten. Hun totale actietijd is niet meer dan 3-4 uur.

Er zijn twee hoofdsoorten insuline met ultrakorte actie - dit is Lispro en Aspart. Het verkrijgen van insuline Lispro wordt uitgevoerd door het uitwisselen van twee aminozuurresten in het hormoonmolecuul, namelijk lysine en proline.

Door een dergelijke modificatie van het molecuul is het mogelijk om de vorming van hexameren te vermijden en de ontleding ervan tot monomeren te versnellen, en aldus de absorptie van insuline te verbeteren. Hiermee kunt u een insulinegeneesmiddel krijgen dat driemaal sneller in het bloed van de patiënt komt dan natuurlijke humane insuline.

Een andere ultrakort werkende insuline is Aspart. De methoden voor het verkrijgen van insuline Asparta zijn in veel opzichten vergelijkbaar met de productie van Lispro, alleen in dit geval wordt de proline vervangen door negatief geladen asparaginezuur.

Evenals Lispro ontleedt Aspart snel in monomeren en wordt daarom vrijwel onmiddellijk in het bloed opgenomen. Alle ultrakort werkende insulinepreparaten mogen vlak voor een maaltijd worden toegediend of direct nadat ze zijn ingenomen.

Kortwerkende insulines. Deze insulines zijn bufferoplossingen met een neutrale pH (van 6,6 tot 8,0). Het wordt aanbevolen om als insuline subcutaan te worden geïnjecteerd, maar indien nodig is het toegestaan ​​om intramusculaire injecties of druppelaars toe te dienen.

Deze insulinepreparaten beginnen binnen 20 minuten na inname te werken. Hun actie duurt relatief kort - niet meer dan 6 uur en bereikt zijn maximum na 2 uur.

Kortwerkende insulines worden voornamelijk geproduceerd voor de behandeling van patiënten met diabetes in het ziekenhuis. Ze helpen patiënten met diabetische coma en adjuvans effectief. Bovendien kunt u hiermee de vereiste dosis insuline voor de patiënt zo nauwkeurig mogelijk bepalen.

Insuline middellange werkingsduur. Deze medicijnen lossen veel erger op dan kortwerkende insulines. Daarom zijn ze een langzamere bloedstroom, wat hun hypoglycemisch effect aanzienlijk verhoogt.

Het verkrijgen van insuline met een gemiddelde werkingsduur wordt bereikt door in hun samenstelling een speciale verlenging in te bouwen - zink of protamine (isofaan, protaphan, basaal).

Dergelijke insulinepreparaten worden geproduceerd in de vorm van suspensies, met een bepaalde hoeveelheid zink- of protaminekristallen (meestal Protamine Hagedorn en Isophane). Verlengers verhogen significant de tijd van absorptie van het geneesmiddel uit het subcutane weefsel, wat de tijd van insuline in het bloed aanzienlijk verhoogt.

Langwerkende insulines. Dit is de modernste insulineproductie die mogelijk is geworden dankzij de ontwikkeling van DNA-recombinante technologie. Het allereerste langwerkende insuline-medicijn was Glargin, een exacte analogie van het hormoon dat door de menselijke pancreas wordt geproduceerd.

Om dit te verkrijgen, wordt een complexe modificatie van het insulinemolecuul uitgevoerd, waarbij asparagine wordt vervangen door glycine en de daaropvolgende toevoeging van twee arginineresiduen.

Glargin wordt geproduceerd in de vorm van een heldere oplossing met een zure pH van 4, wat kenmerkend is voor een dergelijke pH.Deze pH maakt insuline-hexameren stabieler en zorgt dus voor een langdurige en voorspelbare absorptie van het medicijn in het bloed van de patiënt. Vanwege de zure pH wordt Glargin echter niet aanbevolen om te worden gecombineerd met kortwerkende insulines, die over het algemeen een neutrale pH hebben.

De meeste insulinepreparaten hebben een zogenaamde "piek van actie", bij het bereiken van welke de hoogste concentratie insuline wordt waargenomen in het bloed van de patiënt. Het belangrijkste kenmerk van Glargin is echter dat het geen overduidelijke actie heeft.

Eén injectie van het medicijn per dag volstaat om de patiënt gedurende de volgende 24 uur betrouwbare, niet-piek glykemische controle te geven. Dit wordt bereikt vanwege het feit dat Glargin gedurende de gehele actieperiode met hetzelfde tempo wordt geabsorbeerd uit het subcutane weefsel.

Langwerkende insulinepreparaten worden in verschillende vormen gemaakt en kunnen de patiënt tot 36 uur achtereen een hypoglycemisch effect geven. Dit helpt om het aantal insuline-injecties per dag aanzienlijk te verminderen en het leven van mensen met diabetes aanzienlijk te vergemakkelijken.

Het is belangrijk op te merken dat Glargin alleen wordt aanbevolen voor subcutane en intramusculaire injecties. Dit medicijn is niet geschikt voor de behandeling van comateuze of pre-comateuze aandoeningen bij patiënten met diabetes.

Gecombineerde medicijnen. Deze geneesmiddelen zijn verkrijgbaar in de vorm van een suspensie met een neutrale oplossing van insuline met een korte werking en middellangwerkende insulines met isofaan.

Met dergelijke medicijnen kan de patiënt insuline met een verschillende werkingsduur in het lichaam injecteren met slechts één injectie en zo extra injecties voorkomen.

Desinfecterende componenten

De desinfectie van insulinepreparaten is van het allergrootste belang voor de veiligheid van de patiënt, omdat deze in zijn lichaam wordt geïnjecteerd en via de bloedbaan naar alle inwendige organen en weefsels wordt verspreid.

Bepaalde stoffen hebben een bepaald bacteriedodend effect, die niet alleen als ontsmettingsmiddel, maar ook als conserveermiddel aan de samenstelling van insuline worden toegevoegd. Deze omvatten cresol, fenol en methylparabenzoaat. Bovendien is een uitgesproken antimicrobieel effect ook kenmerkend voor zinkionen, die deel uitmaken van sommige insulineoplossingen.

Multi-level bescherming tegen bacteriële infecties, die wordt bereikt door het toevoegen van conserveermiddelen en andere antiseptische middelen, helpt de ontwikkeling van vele ernstige complicaties te voorkomen. Inderdaad, herhaalde introductie van een injectienaald in een injectieflacon insuline zou de oorzaak kunnen zijn van infectie van het medicijn door pathogene bacteriën.

De bacteriedodende eigenschappen van de oplossing helpen echter schadelijke micro-organismen te vernietigen en de veiligheid voor de patiënt te behouden. Om deze reden kunnen diabetici dezelfde spuit gebruiken om tot 7 keer achter elkaar subcutane injecties met insuline uit te voeren.

Een ander voordeel van de aanwezigheid van conserveermiddelen in de samenstelling van insuline is het gebrek aan noodzaak om de huid vóór de injectie te desinfecteren. Maar dit is alleen mogelijk met behulp van speciale insulinespuiten, uitgerust met een zeer fijne naald.

Er moet worden benadrukt dat de aanwezigheid van conserveermiddelen in insuline de eigenschappen van het geneesmiddel niet nadelig beïnvloedt en volledig veilig is voor de patiënt.

conclusie

Tegenwoordig wordt insuline, verkregen met behulp van zowel de alvleesklier van dieren als moderne methoden van genetische manipulatie, op grote schaal gebruikt om een ​​groot aantal geneesmiddelen te creëren.

De meeste voorkeur voor dagelijkse insulinetherapie zijn sterk gezuiverde DNA-recombinante humane insulines, die de laagste antigeniciteit hebben en daarom praktisch geen allergische reacties veroorzaken. Bovendien hebben geneesmiddelen op basis van humane insuline-analogen een hoge kwaliteit en veiligheid.

Insulinepreparaten worden verkocht in glazen flessen van verschillende capaciteiten, hermetisch afgesloten met rubberen stoppen en bedekt met aluminium inloop. Bovendien kunnen ze worden gekocht in speciale insulinespuiten, evenals spuitpennen, die vooral handig zijn voor kinderen.

Momenteel worden fundamenteel nieuwe vormen van insulinepreparaten ontwikkeld, die in het lichaam worden ingebracht door de intranasale methode, dat wil zeggen via het neusslijmvlies.

Het bleek dat door het combineren van insuline met een reinigingsmiddel, u een aërosolpreparaat kunt maken dat zo snel als de noodzakelijke intraveneuze injectie de benodigde concentratie in het bloed van de patiënt zou bereiken. Daarnaast worden nieuwere orale insulinepreparaten gemaakt die via de mond kunnen worden ingenomen.

Tot op heden zijn deze soorten insuline nog in ontwikkeling of ondergaan ze de noodzakelijke klinische tests. Het is echter duidelijk dat er in de nabije toekomst insulinepreparaten zullen zijn die niet met injectiespuiten hoeven te worden geïnjecteerd.

De nieuwste insulineproducten worden geproduceerd in de vorm van sprays die eenvoudigweg op het slijmoppervlak van de neus of mond moeten worden gespoten om volledig te kunnen voldoen aan de insulinebehoefte van het lichaam.

Wat is insuline gemaakt van (productie, productie, productie, synthese)

Insuline is een vitaal medicijn, het heeft een echte revolutie teweeggebracht in het leven van veel mensen met diabetes.

In de hele geschiedenis van de geneeskunde en de farmacie van de 20e eeuw is het mogelijk om slechts één groep geneesmiddelen van hetzelfde belang te selecteren, dit zijn antibiotica. Zij, zoals insuline, gingen heel snel medicijnen in en hielpen veel mensenlevens redden.

Dag tegen diabetes wordt gekenmerkt door het initiatief van de World Health Organization, elk jaar vanaf 1991 op de verjaardag van de Canadese fysioloog F.Bantinga die het hormoon insuline samen met Dzh.Dzh.Makleodom ontdekt. Laten we kijken naar hoe dit hormoon is gemaakt.

Wat is het verschil tussen insulinepreparaten?

  1. De mate van zuivering.
  2. De bron van het krijgen is varkensvlees, runderen, humane insuline.
  3. Extra componenten opgenomen in de oplossing van het geneesmiddel - conserveermiddelen, verlengers van actie en anderen.
  4. Concentratie.
  5. pH van de oplossing.
  6. De mogelijkheid om geneesmiddelen met korte en langdurige werking te mengen.

Insuline is een hormoon dat wordt geproduceerd door speciale cellen van de pancreas. Het is een dubbelstrengs eiwit dat 51 aminozuren bevat.

Ongeveer 6 miljard eenheden insuline worden jaarlijks in de wereld geconsumeerd (1 eenheid is 42 microgram van de stof). De insulineproductie is hightech en wordt alleen met industriële middelen uitgevoerd.

Bronnen van insuline

Momenteel worden, afhankelijk van de bron van de productie, varkensinsuline en humane insulinepreparaten geïsoleerd.

Varkens-insuline heeft nu een zeer hoge zuiverheidsgraad, heeft een goed suiker-verlagend effect, er zijn bijna geen allergische reacties op.

Humane insulinepreparaten zijn volledig consistent met de chemische structuur van het menselijk hormoon. Ze worden meestal geproduceerd door biosynthese met behulp van genetische manipulatie technologieën.

Grote productiebedrijven gebruiken dergelijke productiemethoden, die garanderen dat hun producten aan alle kwaliteitsnormen voldoen. Er waren geen grote verschillen in de werking van humane en varkens-monocomponent-insuline (dat wil zeggen sterk gezuiverd) met betrekking tot het immuunsysteem, volgens veel studies is het verschil minimaal.

Hulpcomponenten gebruikt bij de productie van insuline

De productflacon bevat een oplossing die niet alleen de hormooninsuline zelf bevat, maar ook andere verbindingen. Elk van hen speelt zijn eigen specifieke rol:

  • verlenging van het medicijn;
  • desinfectie oplossing;
  • beschikbaarheid van buffereigenschappen van de oplossing en handhaving van een neutrale pH (zuur-base balans).

Verlenging van insulinewerking

Om een ​​langdurige insuline aan te maken, wordt een van de twee verbindingen, zink of protamine, toegevoegd aan een oplossing van gewone insuline. Afhankelijk hiervan kunnen alle insulines in twee groepen worden verdeeld:

  • Protamine-insuline - Protaphan, Insuman Bazal, NPH, Humulin N;
  • zink-insulines - monoxide-suspensies van insulinezink, tape, humine-zink.

Protamine is een eiwit, maar bijwerkingen in de vorm van een allergie zijn zeer zeldzaam.

Om een ​​neutrale oplossingomgeving te creëren, wordt er fosfaatbuffer aan toegevoegd. Er moet aan worden herinnerd dat het gebruik van fosfaten die insuline bevatten ten strengste verboden is in combinatie met insulinezink-suspensie (ICS), omdat zinkfosfaat neerslaat en het effect van zinkinsuline op de meest onvoorspelbare manier wordt verkort.

Desinfecterende componenten

Sommige van de verbindingen hebben een desinfecterend effect, dat volgens farmaco-technologische criteria in het preparaat moet worden opgenomen. Deze omvatten cresol en fenol (ze hebben allebei een specifieke geur), en ook methylparabenzoaat (methylparaben), dat geen geur heeft.

De introductie van een van deze conserveermiddelen en veroorzaakt de specifieke geur van sommige insulinepreparaten. Alle conserveringsmiddelen in de hoeveelheid waarin ze in insulinepreparaten zitten, hebben geen negatief effect.

De protamine-insulines omvatten typisch cresol of fenol. Fenol kan niet worden toegevoegd aan ICS-oplossingen omdat het de fysieke eigenschappen van de hormoonpartikels verandert. Deze geneesmiddelen omvatten methylparaben. Ook antimicrobiële werking heeft zinkionen in oplossing.

Door een dergelijke meertraps antibacteriële bescherming met behulp van conserveermiddelen, wordt de ontwikkeling van mogelijke complicaties voorkomen, waarvan de oorzaak zou kunnen zijn bacteriële contaminatie met herhaalde introductie van een naald in een fles met een oplossing.

Vanwege de aanwezigheid van een dergelijk beschermingsmechanisme kan de patiënt gedurende 5 tot 7 dagen dezelfde spuit gebruiken voor subcutane injecties van het geneesmiddel (op voorwaarde dat de spuit er slechts één gebruikt). Bovendien maken conserveermiddelen het mogelijk om geen alcohol te gebruiken voor de behandeling van de huid vóór de injectie, maar opnieuw alleen als de patiënt zichzelf injecteert met een spuit met een dunne naald (insuline).

Kalibratie van insulinespuiten

In de eerste insuline preparaten in één ml oplossing bevatte alleen don eenheid van hormoon. Later nam de concentratie toe. De meeste insulinepreparaten in injectieflacons die in Rusland worden gebruikt, bevatten 40 eenheden oplossing in 1 ml. Flesjes worden meestal aangeduid met het symbool U-40 of 40 eenheden / ml.

Insuline-spuiten zijn bedoeld voor een groot gebruik, alleen voor dergelijke insuline en hun kalibratie gebeurt volgens het volgende principe: bij het kiezen van een 0,5 ml-oplossing met een injectiespuit, kiest een persoon 20 eenheden, 0,35 ml komt overeen met 10 eenheden, enzovoort.

Elke markering op de spuit is gelijk aan een bepaald volume en de patiënt weet al hoeveel eenheden dit volume bevat. De kalibratie van de spuiten is dus een graadvolume per volume van het geneesmiddel, berekend op het gebruik van insuline U-40. 4 eenheden insuline zijn aanwezig in 0,1 ml, 6 eenheden in 0,15 ml van het preparaat, en zo verder tot 40 eenheden, wat overeenkomt met 1 ml oplossing.

Sommige molens gebruiken insuline, waarvan 1 ml 100 eenheden bevat (U-100). Voor dergelijke geneesmiddelen zijn speciale insulinespuiten beschikbaar, die vergelijkbaar zijn met de hierboven besproken, maar ze hebben een andere kalibratie.

Het houdt rekening met deze concentratie (het is 2,5 keer hoger dan de standaard). In dit geval blijft de dosis insuline voor de patiënt natuurlijk hetzelfde, omdat deze voldoet aan de behoefte van het lichaam aan een specifieke hoeveelheid insuline.

Dat wil zeggen, als de patiënt eerder het medicijn U-40 gebruikte en 40 eenheden van het hormoon per dag injecteerde, dan zou hij dezelfde 40 eenheden moeten krijgen bij het injecteren van insuline U-100, maar het 2,5 keer minder injecteren. Dat wil zeggen, dezelfde 40 eenheden zullen worden bevat in 0,4 ml oplossing.

Helaas weten niet alle artsen en vooral diabetespatiënten hiervan. De eerste problemen begonnen toen een aantal patiënten overschakelden op het gebruik van insuline-injectoren (spuitpennen), waarin penfilla's (speciale patronen) met insuline U-40 werden gebruikt.

Als een dergelijke spuit wordt gebruikt om bijvoorbeeld een oplossing met het label U-100 in te voeren, tot een kenmerk van 20 eenheden (dat is 0,5 ml), dan bevat dit volume maar liefst 50 eenheden van het geneesmiddel.

Telkens wanneer u U-100-insuline met gewone spuiten vult en naar de afkapeenheden kijkt, pakt een persoon een dosis op die 2,5 keer groter is dan de hoeveelheid die op het niveau van dit teken wordt weergegeven. Als noch de arts noch de patiënt deze fout tijdig signaleert, is de kans op ernstige hypoglykemie hoog vanwege een constante overdosis van het geneesmiddel, wat in de praktijk vaak gebeurt.

Aan de andere kant worden soms insuline-injectiespuiten gevonden, specifiek gekalibreerd voor het U-100-preparaat. Als een dergelijke spuit per vergissing is gevuld met de gebruikelijke veel U-40-oplossing, is de insulinedosis in de spuit 2,5 keer kleiner dan die in de buurt van het corresponderende merkteken op de spuit.

Als gevolg hiervan is het op het eerste gezicht mogelijk een onverklaarbare toename van de bloedglucose. In feite is alles natuurlijk heel logisch - voor elke concentratie van het medicijn is het nodig om een ​​geschikte spuit te gebruiken.

In sommige landen, bijvoorbeeld in Zwitserland, is een plan zorgvuldig doordacht, volgens hetwelk een bekwame overgang naar insulinepreparaten met de U-100-labeling is uitgevoerd. Maar dit vereist nauw contact van alle belanghebbende partijen: artsen van vele specialiteiten, patiënten, verpleegkundigen van alle afdelingen, apothekers, fabrikanten, autoriteiten.

In ons land is het erg moeilijk om de overgang van alle patiënten alleen naar het gebruik van insuline U-100 te maken, omdat dit hoogstwaarschijnlijk zal leiden tot een toename van het aantal fouten bij het bepalen van de dosis.

Gecombineerd gebruik van korte en langdurige insuline

In de moderne geneeskunde vindt de behandeling van diabetes mellitus, vooral het eerste type, gewoonlijk plaats met een combinatie van twee soorten insuline - een korte en langdurige actie.

Het zou voor patiënten veel handiger zijn als geneesmiddelen met een verschillende werkingsduur in één spuit kunnen worden gecombineerd en tegelijkertijd kunnen worden toegediend om een ​​dubbele punctie van de huid te voorkomen.

Veel artsen weten niet wat de mogelijkheid bepaalt om verschillende insuline te mengen. De basis hiervan is de chemische en plantaardige (afhankelijk van de samenstelling) compatibiliteit van langwerkende en kortwerkende insuline.

Het is erg belangrijk dat bij het mengen van twee soorten geneesmiddelen het snelle begin van de werking van korte insuline niet uitrekt of verdwijnt.

Het is bewezen dat het kortwerkende geneesmiddel kan worden gecombineerd in een enkele injectie met protamine-insuline, terwijl het begin van de korte insuline niet wordt vertraagd, omdat er geen binding van oplosbare insuline met protamine is.

In dit geval doet de fabrikant van het medicijn er niet toe. Insuline van insuline kan bijvoorbeeld worden gecombineerd met humuline H of protaphan. Bovendien kunnen mengsels van deze geneesmiddelen worden bewaard.

Met betrekking tot zink-insulinepreparaten is lang geleden vastgesteld dat insuline-zink-suspensie (kristallijn) niet kan worden gecombineerd met korte insuline, omdat het in verband wordt gebracht met overmatige zinkionen en het wordt omgezet in verlengde insuline, soms gedeeltelijk.

Sommige patiënten injecteren eerst een kortwerkend medicijn en daarna, zonder de naald onder de huid te verwijderen, veranderen de richting iets en injecteren er zinkinsuline doorheen.

Deze wijze van toediening werd nogal wat wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd, zodat het feit dat in sommige gevallen met deze methode van injectie onder de huid een complex van zinkinsuline en een kortwerkend medicijn kan vormen, wat leidt tot verminderde absorptie van de laatstgenoemde.

Daarom is het beter om korte insuline volledig gescheiden van zink-insuline te injecteren, het is niet handig om twee afzonderlijke injecties in de huid te maken die zich op een afstand van ten minste 1 cm van elkaar bevinden, dit wil niet zeggen over de standaardinname.

Gecombineerde Insulins

Nu produceert de farmaceutische industrie gecombineerde preparaten met kortwerkende insuline samen met protamine-insuline in een strikt gedefinieerde percentageratio. Deze medicijnen omvatten:

Het meest effectief zijn combinaties waarbij de verhouding van korte en verlengde insuline 30:70 of 25:75 is. Deze verhouding wordt altijd aangegeven in de gebruiksaanwijzing van elk specifiek medicijn.

Dergelijke medicijnen zijn het meest geschikt voor mensen die een regelmatig dieet volgen, met regelmatige lichaamsbeweging. Ze worden bijvoorbeeld vaak gebruikt door oudere patiënten met type 2-diabetes.

Gecombineerde insulines zijn niet geschikt voor de implementatie van de zogenaamde "flexibele" insulinetherapie, wanneer het nodig is om de dosering van kortwerkende insuline voortdurend te veranderen.

Dit zou bijvoorbeeld gedaan moeten worden bij het veranderen van de hoeveelheid koolhydraten in voedsel, het verminderen of verhogen van fysieke activiteit, etc. Tegelijkertijd blijft de dosis basale insuline (langdurig) vrijwel ongewijzigd.

Diabetes is de op drie na grootste prevalentie op de planeet. Het loopt alleen achter bij hart- en vaatziekten en oncologie. Volgens verschillende bronnen varieert het aantal mensen met diabetes in de wereld van 120 tot 180 miljoen mensen (ongeveer 3% van alle mensen op aarde). Volgens sommige voorspellingen verdubbelt het aantal patiënten om de 15 jaar.

Voor een effectieve insulinetherapie is het voldoende om slechts één medicijn, kortwerkende insuline en één langdurige insuline te hebben, deze mogen met elkaar worden gecombineerd. Ook is er in sommige gevallen (voornamelijk voor oudere patiënten) behoefte aan een combinatiegeneesmiddel.

Huidige aanbevelingen bepalen de volgende criteria voor het kiezen van insulinepreparaten:

  1. Hoge mate van zuivering.
  2. De mogelijkheid om te mengen met andere soorten insuline.
  3. Neutrale pH.
  4. Voorbereidingen van de ontlading van langdurige insulines moeten een werkingsduur hebben van 12 tot 18 uur, zodat het voldoende is om ze 2 keer per dag toe te dienen.

Technologie voor de productie van humane insuline in Rusland

De moderne biotechnologische productie van insuline is een complex proces dat is gebaseerd op de genetische modificatie van micro-organismen. Deze methode is relatief nieuw en geïntroduceerd in de productie in de jaren tachtig van de vorige eeuw. Zorg ervoor dat je het medicijn krijgt, volledig in overeenstemming met wat er in het menselijk lichaam wordt geproduceerd. Vandaar de naam "humane insuline".

Opgemerkt moet worden dat deze term "humane insuline" soms enigszins foutieve reacties en veronderstellingen veroorzaakt dat het medicijn wordt verkregen uit het menselijk lichaam. Om deze reden wordt vaak de vraag gesteld: "Hoe wordt insuline geproduceerd?" - en waar kwam zo'n definitie vandaan.

Inderdaad, tot voor kort was de insulineproductietechnologie compleet anders. Het werd verwijderd uit het lichaam van varkens of vee en werd bijvoorbeeld respectievelijk varken of rund genoemd. Deze productietechnologie is echter verouderd en heeft een aantal ernstige nadelen, waaronder de eerste plaats wordt ingenomen door de onmogelijkheid om een ​​zuivere stof te verkrijgen zonder proinsulineverontreinigingen, die verschillende allergische reacties en de productie van antilichamen bij mensen veroorzaken.

Apotheken willen opnieuw diabetici contant maken. Er is een verstandig, modern Europees medicijn, maar ze houden zich er stil over. Het is.

Bovendien is er vanwege de constante toename van het aantal mensen met diabetes onvoldoende dierlijke grondstof voor de insulineproductie, wat een andere stimulans was voor het vinden van moderne methoden om het kunstmatig te produceren.

Tegenwoordig wordt een menselijk of gerecombineerd geneesmiddel verkregen uit giststammen of Escherichia coli. Deze stoffen worden niet toevallig gekozen: tijdens hun groei in een voedingsbodem produceren ze een enorme hoeveelheid van het noodzakelijke hormoon. Dit betekent dat het proces niet alleen technologisch, maar ook biologisch is, omdat de gewenste stof wordt geproduceerd door levende organismen en vervolgens wordt getransformeerd en niet chemisch wordt gesynthetiseerd.

Opgemerkt moet worden dat de wetenschap is een moeilijke en moeilijke manier voordat een biotechnologische methode voor het verkrijgen van medicijnen voor diabetici werd gevonden en geïntroduceerd in de productie. Voor de eerste keer werd de exacte samenstelling van de door de mens geproduceerde insuline vastgesteld in de jaren zestig van de vorige eeuw. Het bleek dat zijn moleculen een verschillende aminozuursamenstelling hebben, verschillend van het aminozuur van dierlijke oorsprong. Latere pogingen werden gedaan om het ene aminozuur te vervangen door een ander, overigens vrij succesvol, maar erg duur. Deze methode werd niet alleen in ons land, maar ook in het buitenland als niet winstgevend en niet belovend beschouwd.

En pas na twee decennia van hard werken was het mogelijk om een ​​absoluut zuiver medicijn te verkrijgen dat volledig overeenkomt met wat in het lichaam van een gezond persoon wordt geproduceerd, zonder afstoting en allergische reacties te veroorzaken.

De productie van humane insuline is gebaseerd op de methode van genetische manipulatie, waarbij een gen dat de productie van een hormoon bepaalt, volledig vergelijkbaar met dat door mensen wordt geproduceerd, in het gist-DNA-molecuul wordt ingevoegd. Deze methode wordt veel gebruikt in alle ontwikkelde landen van de wereld en stelt u in staat om medicijnen te krijgen voor de behandeling van diabetes van uitstekende kwaliteit en in de juiste hoeveelheid.

De eigen productie van insuline in Rusland is in de nabije toekomst gepland. De bouw van een werkplaats in de Oeral is al aan de gang. Momenteel worden echter geneesmiddelen voor de behandeling van diabetespatiënten in het buitenland ingekocht, waarvoor enorme bedragen uit de begroting van het land worden uitgegeven.

Opgemerkt moet worden dat de technologie van de productie ervan al in Rusland experimenteel is getest en dat er tegelijkertijd uitstekende resultaten zijn behaald. Onze, huishoudelijke drugs zijn effectiever en schoon. Het blijft alleen om het productieproces aan te passen.

Ik leed al 31 jaar aan diabetes. Nu gezond. Maar deze capsules zijn niet toegankelijk voor gewone mensen, apotheken willen ze niet verkopen, het is niet winstgevend voor hen.

Insuline technologie

Overtreding van insulinesecretie. Het gebruik van affiniteitsfotografie. Regeling voor insuline. Expressie van pro-insuline in E. coli-cellen. Benaderingen om het probleem van diabetes op te lossen. De bijdrage van de biotechnologie tot de industriële productie van niet-peptide hormonen.

Stuur je goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier.

Studenten, graduate studenten, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

Geplaatst op http://www.allbest.ru/

Geplaatst op http://www.allbest.ru/

Geplaatst op http://www.allbest.ru/

MINISTERIE VAN ONDERWIJS EN WETENSCHAP VAN DE REPUBLIEK KAZACHSTAN

KAZAKH AGRO-TECHNISCHE UNIVERSITEIT BENOEMD NA S.SEYFULLIN

Afdeling Microbiologie en Biotechnologie

Over de discipline "Biotechnologie mokroorganizmov"

Onderwerp: technologie voor insuline

Voltooid: Myrzabek M? Ldіr Kurbanbek? Yzy

Gecontroleerd: Akimbaeva A.K. (K. B. N.)

AFKORTINGEN EN SYMBOLEN

1. Geschiedenis van ontdekking

2. Insuline productie in de biotechnologie

3. Methoden voor het verkrijgen van humane insuline

4. Expressie van pro-insuline in E. coli-cellen

5. Zuivering van insuline

6. Dosering en toediening

In deze cursus zijn de volgende definities gebruikt:

Eiwitdrager - zorgen voor transport van het hybride eiwit in de periplasmatische ruimte van de cel of het kweekmedium;

Affiniteitscomponent - vergemakkelijkt aanzienlijk de selectie van een hybride eiwit.

Insuline (van het Latijnse Insula - het eiland) is een peptidehormoon dat wordt gevormd in de bètacellen van de eilandjes van de alvleesklier van Langerhans.

Interleukinen zijn een groep van cytokines die voornamelijk door leukocyten worden gesynthetiseerd (om deze reden werd het einde "-leukine" gekozen).

Pro-insuline is een voorloper van insuline gesynthetiseerd door de B-cellen van het eilandapparaat van de pancreas.

Chromatografie (van het Grieks, Chroma, chromatos - kleur, verf), fysisch-chemische methode van scheiding en analyse van mengsels, gebaseerd op de verdeling van hun componenten tussen de twee fasen - vast en mobiel (eluens), die door het vaste deel stroomt.

Inkapseling - een programmeertaalmechanisme dat de toegang beperkt tot de componenten waaruit een object bestaat (methoden en eigenschappen), maakt ze privé, dat wil zeggen, alleen toegankelijk binnen het object.

Een fusie-eiwit (fusieproteïne, ook een chimeer samengesteld eiwit) is een eiwit dat wordt verkregen door het combineren van twee of meer genen die oorspronkelijk codeerden voor individuele eiwitten.

Hormonen (van het Grieks, Hormao - in beweging brengen, induceren), hormonen, biologisch actieve stoffen geproduceerd door de endocriene klieren, of endocriene klieren, en direct door hen in het bloed afgescheiden.

Diabetes mellitus is een groep van endocriene ziekten die zich ontwikkelen als gevolg van absolute of relatieve insufficiëntie van het hormoon insuline.

Inkapseling - een programmeertaalmechanisme dat de toegang beperkt tot de componenten waaruit een object bestaat (methoden en eigenschappen), maakt ze privé, dat wil zeggen, alleen toegankelijk binnen het object.

Somatostatine is een hormoon van de delta-cellen van de eilandjes van de pancreas van Langerhans, evenals een van de hormonen van de hypothalamus.

Radioimmunoassay - Kwantitatieve bepaling van biologisch actieve substanties in biologische vloeistoffen op basis van de competitieve binding van de gewenste stabiele en dergelijke radionuclide gelabelde substantie binding aan de specifieke systemen (hormonen, enzymen, geneesmiddelen, en anderen.).

AFKORTINGEN EN SYMBOLEN

HPLC - Hoge prestaties vloeistofchromatografie

cDNA - complementair deoxyribonucleïnezuur

De belangrijkste functie van insuline - om de permeabiliteit van celmembranen moleculen glucose waarborgen. In een vereenvoudigde vorm kan worden gezegd dat niet alleen koolhydraten, maar ook voedingsstoffen uiteindelijk worden gesplitst in glucose, dat wordt gebruikt om andere koolstofhoudende moleculen te synthetiseren, en het is het enige type brandstof voor cellulaire krachtcentrales - mitochondriën. Zonder insuline, de permeabiliteit van celmembranen voor glucose daalt tot 20 keer, en de cellen sterven van honger en opgelost in overmaat vergiften bloedsuiker het lichaam.

Vermindering van de insulinesecretie als gevolg van de vernietiging van beta-cellen - absolute insulinedeficiëntie - is een sleutelelement in de pathogenese van type 1 diabetes mellitus. Overtreding van het effect van insuline op weefsel - relatieve insulinedeficiëntie - speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling van type 2-diabetes.

Het gebruik van affiniteitschromatografie heeft het gehalte aan verontreinigende eiwitten in het preparaat met een hoger molecuulgewicht significant verlaagd dan insuline. Dergelijke eiwitten omvatten pro-insuline en gedeeltelijk gesplitste proinsulinen, die in staat zijn de productie van anti-insuline-antilichamen te induceren.

Het gebruik van humane insuline vanaf het allereerste begin van de therapie minimaliseert het optreden van allergische reacties. Humane insuline wordt sneller geabsorbeerd en heeft, ongeacht de vorm van het geneesmiddel, een kortere werkingsduur dan dierlijke insulines. Menselijke insulines zijn minder immunogenen dan varkens, in het bijzonder gemengde insulines van runderen en varkens.

Het doel van deze cursus is om de technologie van insuline te bestuderen. Om de volgende taken te bereiken werden ingesteld:

1. insuline krijgen in de biotechnologie

2. Manieren om insuline te krijgen

Z. Insulinezuivering

De geschiedenis van insuline-ontdekking wordt geassocieerd met de naam van de Russische arts I.M. Sobolev (tweede helft van de 19e eeuw), die bewees dat het suikergehalte in het menselijk bloed wordt gereguleerd door een speciaal hormoon van de alvleesklier.

In 1922 werd insuline geïsoleerd uit de pancreas van een dier voor het eerst geïntroduceerd bij een tienjarige jongen, het resultaat van diabetespatiënten overtrof alle verwachtingen en een jaar later bracht het Amerikaanse bedrijf Eli Lilly het eerste dierlijk insulinepreparaat uit.

Na het ontvangen van de eerste industriële batch van insuline in de komende jaren, werd een enorme manier van isolatie en zuivering doorlopen. Als gevolg hiervan kwam het hormoon beschikbaar voor patiënten met type 1 diabetes.

In 1935 optimaliseerde de Deense onderzoeker Hagedorn de werking van insuline in het lichaam door een langdurig medicijn voor te stellen.

De eerste insulinekristallen werden verkregen in 1952 en in 1954 ontcijferde de Engelse biochemicus G. Senger de structuur van insuline. De ontwikkeling van methoden voor de zuivering van het hormoon uit andere hormonale stoffen en producten van insulineafbraak maakte het mogelijk om homogene insuline te verkrijgen, de zogenaamde single-component insuline.

In de vroege jaren 70. Sovjetwetenschappers A. Yudaev en S. Shvachkin stelden voor chemische synthese van insuline, maar de implementatie van deze synthese op industriële schaal was duur en niet rendabel.

In de toekomst was er een geleidelijke verbetering in de mate van zuivering van insulines, waardoor de problemen die werden veroorzaakt door insuline-allergieën, verminderde nierfunctie, visuele stoornissen en immuun-insulineresistentie, werden verminderd. Het meest effectieve hormoon was nodig voor substitutietherapie bij diabetes mellitus - homologe insuline, dat wil zeggen, humane insuline.

In de jaren 80 maakten vooruitgang in de moleculaire biologie het mogelijk om zowel humane insulineketens te synthetiseren met behulp van E. coli, die vervolgens werden gecombineerd tot een biologisch actief hormoonmolecuul, en recombinante insuline werd verkregen aan het Instituut voor Bioorganische Chemie van de Russische Academie van Wetenschappen met behulp van E.coli genetisch gemanipuleerde stammen.

2. Insuline productie in de biotechnologie

Insuline, een peptidehormoon van de eilandjes van Langerhans van de pancreas, is de belangrijkste behandeling voor diabetes mellitus. Deze ziekte wordt veroorzaakt door een tekort aan insuline en manifesteert zich door een verhoging van de bloedglucosewaarden. Tot voor kort werd insuline verkregen uit de pancreas van een stier en een varken. Het medicijn verschilde van humane insuline 1-3 aminozuursubstituties, zodat er een allergische reactie dreigde, vooral bij kinderen. Grootschalig therapeutisch gebruik van insuline werd beperkt door de hoge kosten en beperkte middelen. Door chemische modificatie werd insuline van dieren niet van mens te onderscheiden, maar dit betekende een extra verhoging van de kosten van het product. [1]

Sinds 1982 produceert Eli Lilly genetisch gemanipuleerde insuline op basis van afzonderlijke synthese van E. colie- en B-ketens. De kosten van het product zijn aanzienlijk gedaald, de geproduceerde insuline is identiek aan de mens. Sinds 1980 zijn er berichten in de pers over het kloneren van het pro-insuline-gen, een voorloper van het hormoon, dat in een rijpe vorm overgaat met beperkte proteolyse.

De technologie van inkapseling is ook verbonden aan de behandeling van diabetes: pancreascellen in een capsule, eenmaal ingebracht in het lichaam van de patiënt, produceren binnen een jaar insuline.

Integrated Genetics heeft de productie van follikelstimulerende en luteïniserende hormonen gestart. Deze peptiden zijn samengesteld uit twee subeenheden. Op de agenda staat de kwestie van de industriële synthese van oligopeptide hormonen van het zenuwstelsel, ankephalinen, opgebouwd uit 5 aminozuurresiduen en endorfines, morfine-analogen. Met rationeel gebruik van deze peptiden verlicht je pijn, creëer je een goed humeur, verhoog je de efficiëntie, concentreer je aandacht, verbeter je het geheugen, breng je orde in slaap en wakker. Een voorbeeld van de succesvolle toepassing van genetische manipulatiemethoden is de synthese van β-endorfine met behulp van de hybride-eiwittechnologie die hierboven is beschreven voor een ander peptidehormoon, somatostatine [2].

3. Methoden voor het verkrijgen van humane insuline

Historisch gezien is de eerste manier om insuline voor therapeutische doeleinden te verkrijgen, het isoleren van analogen van dit hormoon uit natuurlijke bronnen (pancreaseilandjes van runderen en varkens). In de jaren 20 van de vorige eeuw werd gevonden dat insulines van runderen en varkens (die qua structuur en aminozuursequentie het dichtst bij humane insuline staan) activiteit in het menselijk lichaam vertonen die vergelijkbaar is met humane insuline. Daarna werden runder- of varkens-insulines lange tijd gebruikt om patiënten met type 1-diabetes te behandelen. Na enige tijd werd echter aangetoond dat in sommige gevallen antilichamen tegen runder- en varkens-insulines zich in het menselijk lichaam begonnen te accumuleren, waardoor hun effecten teniet werden gedaan.

Anderzijds is een van de voordelen van deze methode voor het verkrijgen van insuline de beschikbaarheid van grondstoffen (runder- en varkensinsuline kan gemakkelijk in grote hoeveelheden worden verkregen), die een beslissende rol hebben gespeeld bij de ontwikkeling van de eerste methode voor het verkrijgen van humane insuline. Deze methode wordt semi-synthetisch genoemd [3].

Bij deze methode voor het produceren van humane insuline werd varkensinsuline als grondstof gebruikt. Gezuiverd varkensinsuline werd gespleten door het C-terminale octapeptide van de B-keten, waarna het C-terminale octapeptide van humane insuline werd gesynthetiseerd. Vervolgens werd het chemisch bevestigd, de beschermende groepen werden verwijderd en de verkregen insuline werd gezuiverd. Bij het testen van deze methode om insuline te verkrijgen, werd de volledige identiteit van het verkregen hormoon voor humane insuline weergegeven. Het grootste nadeel van deze methode is de hoge kosten van de resulterende insuline (zelfs nu is de chemische synthese van octapeptide duur, vooral op industriële schaal).

Momenteel wordt humane insuline voornamelijk op twee manieren verkregen: door varkensinsuline te modificeren op basis van een synthetisch-enzymatische methode en een genetische manipulatiemethode.

In het eerste geval is de methode gebaseerd op het feit dat varkensinsuline verschilt van humane insuline door een enkele substitutie aan de C-terminus van de Ala30Thr B-keten. De vervanging van alanine door threonine wordt uitgevoerd door de enzymgekatalyseerde verwijdering van alanine en, in plaats daarvan, het bevestigen van een met carboxyl beschermd threonineresidu dat in een grote overmaat in het reactiemengsel aanwezig is. Na splitsing van de beschermende O-tert-butylgroep, wordt humane insuline verkregen. (foto 1)

Figuur 1 - Diagram van methoden voor het verkrijgen van humane insuline

Insuline was het eerste eiwit dat voor commerciële doeleinden werd verkregen met behulp van recombinant-DNA-technologie. Er zijn twee belangrijke benaderingen voor het verkrijgen van genetisch gemanipuleerde menselijke insuline. In het eerste geval produceren afzonderlijke (verschillende producentenstammen) beide ketens gevolgd door het vouwen van het molecuul (de vorming van disulfidebruggen) en de scheiding van de misovorm. In de tweede, bereiding in de vorm van een precursor (pro-insuline) gevolgd door enzymatische splitsing met trypsine en carboxypeptidase. In de actieve vorm van het hormoon. Het verdient op dit moment de meeste voorkeur om insuline als een precursor te verkrijgen, waarbij de juiste sluiting van disulfidebruggen wordt verzekerd (in het geval van afzonderlijke productie van ketens, opeenvolgende denaturatiecycli, scheiding van misovormen en renaturatie worden uitgevoerd [3].

In beide benaderingen is het mogelijk om individueel de startcomponenten (A- en B-ketens of pro-insuline) te verkrijgen, of als onderdeel van hybride eiwitten. Naast A- en B-ketens of pro-insuline, kan er ook sprake zijn van de samenstelling van hybride eiwitten:

1) dragereiwit - zorgen voor het transport van het hybride eiwit naar de periplasmatische ruimte van de cel of het kweekmedium;

2) affiniteitscomponent - vergemakkelijkt aanzienlijk de selectie van een hybride eiwit.

Tegelijkertijd kunnen beide componenten tegelijkertijd aanwezig zijn in de samenstelling van het hybride eiwit. Wanneer hybride eiwitten worden aangemaakt, kan bovendien het principe van multidimensionaliteit worden gebruikt (dat wil zeggen verschillende kopieën van het doelpolypeptide zijn aanwezig in het hybride eiwit), waardoor het mogelijk is om de opbrengst van het doelproduct [4] aanzienlijk te verhogen.

We gebruikten de JM 109 N1864-stam met een nucleotide-sequentie ingebed in een plasmide dat een hybride eiwit tot expressie brengt, dat bestaat uit lineair pro-insuline en een fragment van Astaphylococcusaureus-eiwitfragment gehecht aan zijn N-terminus door een methionineresidu. Teelt van de verzadigde biomassa van cellen van de recombinante stam zorgt voor de start van de productie van het hybride eiwit, de isolatie en sequentiële transformatie waarvan de intube leidt tot insuline. Een andere groep onderzoekers ontving in het bacteriële expressiesysteem een ​​fusie recombinant eiwit bestaande uit humaan pro-insuline en een polyhistidine-staart daaraan gehecht door een methionine-residu. Het werd geïsoleerd met behulp van chelaatchromatografie op Ni-agarose-kolommen van inclusielichaampjes en werd gedigereerd met cyanogeenbromide. De auteurs hebben vastgesteld dat het geïsoleerde eiwit S-gesulfuriseerd is. Toewijzing en massaspectrometrie-analyse van het verkregen pro-insuline, gezuiverd door ionenuitwisselingschromatografie op anionenwisselaar en RP (omgekeerde fase) HPLC (hoge prestatie vloeistofchromatografie), toonde de aanwezigheid van disulfidebruggen overeenkomend met de disulfidebruggen van natief menselijk pro-insuline. Het rapporteerde ook over de ontwikkeling van een nieuwe, verbeterde methode voor het verkrijgen van humane insuline door genetische manipulatiemethoden in prokaryotische cellen. De auteurs ontdekten dat de insuline die wordt verkregen in zijn structuur en biologische activiteit identiek is aan een hormoon dat is geïsoleerd uit de pancreas [5].

Onlangs is er veel aandacht besteed aan het vereenvoudigen van de procedure voor het verkrijgen van recombinant insuline door genetische manipulatiewerkwijzen. Dus kreeg het gefuseerde eiwit bestaande uit het leiderpeptide van interleukine gehecht aan het N-uiteinde van pro-insuline, via een lysinerest. Het eiwit werd efficiënt tot expressie gebracht en gelokaliseerd in inclusielichaampjes. Na isolatie werd het eiwit gesplitst met trypsine om insuline en C-peptide te produceren. Een andere groep onderzoekers handelde op dezelfde manier. Een fusie-eiwit bestaande uit pro-insuline en twee synthetische domeinen van stafylokokken-eiwit A, die binden aan IgG, was gelokaliseerd in inclusielichamen, maar had een hoger niveau van expressie. Het eiwit werd geïsoleerd door affiniteitschromatografie met behulp van IgG en behandeld met trypsine en carboxypeptidase B. Het resulterende insuline en C-peptide werden gezuiverd met RP-HPLC. Bij het creëren van fusiestructuren is de massaverhouding van het dragereiwit tot het doelpolypeptide zeer significant. Het ontwerp van fusieconstructen wordt op deze manier beschreven, waarbij een eiwit dat menselijk serumalbumine bindt, wordt gebruikt als een dragerpolypeptide. Eén, drie en zeven C-peptiden waren eraan gehecht. C-peptiden werden gecombineerd op een hoofdstaartbasis met behulp van aminozuur-spacers die de Sfi I-restrictieplaats dragen en twee arginineresten aan het begin en aan het einde van de spacer voor daaropvolgende splitsing van het eiwit met trypsine. HPLC-splitsingproducten toonden aan dat C-peptide kwantitatief wordt gesplitst, en dit maakt het mogelijk om de werkwijze van multimere synthetische genen te gebruiken om doelwitpolypeptiden op industriële schaal te produceren.

Het verkrijgen van mutant pro-insuline, dat de vervanging van Arg32Tyr bevatte. Met de gezamenlijke splitsing van dit eiwit met trypsine en carboxypeptidase B werden natief insuline en C-peptide met een tyrosineresidu gevormd. De laatste wordt, na 125I-tagging, actief gebruikt in radioimmunoassay [6].

Meer Artikelen Over Diabetes

Mama bij diabetes is het beste medicijn. Het voordeel van deze wondermiddel is dat deze in de beginfase van de ziekte kan worden gebruikt in een complexe behandeling, bijvoorbeeld met een insulinepomp.

Cholesterol is het belangrijkste bestanddeel van het bloed, omdat het deelneemt aan veel biologische en chemische processen van het lichaam en zonder deze verbinding is een normaal menselijk bestaan ​​onmogelijk.

Zoetstoffen werden uitgevonden door een inwoner van Rusland, een emigrant Falberg in 1879. Eens merkte hij dat brood een ongewone smaak heeft - het is zoet.