Povijest inzulina

Analize

Povijest inzulina

Možda je najvažniji i najčešće korišteni hormonski lijek u medicinskoj praksi inzulin. Ljudski inzulin - hormon sintetiziran beta-stanicama gušterače - igra veliku ulogu u procesima normalnog funkcioniranja ljudskog tijela.

Njegova najvažnija funkcija je osigurati tjelesne stanice glavnim energetskim materijalom, glukozom.

Ako inzulin nije dovoljan, stanice ne mogu apsorbirati glukozu, akumulira se u krvi, a tkiva i organi doživljavaju energetsko izgladnjivanje. Uz nedostatak inzulina, razvija se ozbiljna bolest kao što je šećerna bolest.

Sve do početka XX. Stoljeća. bolesnici s dijabetesom umrli u dječjoj ili mladoj dobi od raznih komplikacija njihove bolesti, gotovo nitko nije uspio živjeti više od 5-7 godina nakon početka bolesti.

Uloga gušterače u razvoju dijabetesa postala je poznata tek krajem XIX. Stoljeća. Godine 1869., u Berlinu, 22-godišnji student medicine, Paul Langergans, proučavao je strukturu gušterače mikroskopom i skrenuo pozornost na prethodno nepoznate stanice koje tvore skupine koje su ravnomjerno raspoređene po žlijezdi, ali funkcije Langerhansovih otočića kasnije su nazvane, ostao nepoznat.

Kasnije je Ernst Lako pretpostavio da je gušterača uključena u procese probave. Godine 1889. njemački fiziolog Oscar Minkowski pokušao je dokazati da je vrijednost gušterače u probavi izmišljena. Zbog toga je postavio eksperiment u kojem je uklonio žlijezdu u zdravog psa. Nekoliko dana nakon početka pokusa, pomoćnik Minkowski, koji je pratio stanje laboratorijskih životinja, skrenuo je pozornost na veliki broj muha koje su preletjele urin eksperimentalnog psa.

Nakon što je pregledao urin, otkrio je da pas bez gušterače izlučuje šećer urinom. To je bilo prvo zapažanje koje je povezivalo rad gušterače i razvoj dijabetesa. Godine 1901. Eugene Opie dokazao je da je dijabetes melitus uzrokovan poremećajima u strukturi gušterače, odnosno potpunoj ili djelomičnoj razgradnji Langerhansovih otočića.

Prvi koji je mogao izolirati inzulin i uspješno ga primijeniti u liječenju bolesnika bio je kanadski fiziolog Frederick Banting. Pokušaj stvaranja lijeka za dijabetes Mladi znanstvenik gurnuo je tragične događaje - dvojica njegovih prijatelja umrla su od dijabetesa. Čak i prije Bantinga, mnogi istraživači, shvaćajući ulogu pankreasa u razvoju šećerne bolesti, pokušali su izolirati tvar koja bi izravno utjecala na razinu šećera u krvi, ali su svi pokušaji završili neuspjehom.

Ti su neuspjesi također bili posljedica činjenice da su enzimi gušterače (uglavnom tripsin) uspjeli barem djelomično razgraditi molekule proteina inzulina prije nego što su se mogli izolirati iz ekstrakta tkiva žlijezde. Godine 1906. Georg Ludwig Zeltser je uspio postići određeni uspjeh u smanjenju razine glukoze u krvi eksperimentalnih pasa uz pomoć ekstrakta gušterače, ali nije mogao nastaviti svoj rad. Scott je 1911. na Sveučilištu u Chicagu koristio vodeni ekstrakt gušterače i primijetio blagi pad glikozurije kod eksperimentalnih životinja, ali nije mogao uvjeriti svog nadzornika u važnost njegovog istraživanja, te su uskoro ovi eksperimenti prekinuti.

Isti je učinak pokazao i Izrael Kleiner 1919., ali nije dovršio rad zbog početka Prvog svjetskog rata.

Sličan rad 1921. godine objavio je profesor fiziologije rumunjske medicinske škole Nicola Paulesco, a mnogi, uključujući i Rumunjsku, smatraju ga pionirom inzulina. Međutim, zasluga izoliranja inzulina i njegove uspješne uporabe pripada upravo Fredericku Bantingu.

Banting je radio kao mlađi predavač na Odsjeku za anatomiju i fiziologiju na kanadskom sveučilištu pod nadzorom profesora Johna MacLeoda, koji se tada smatrao velikim stručnjakom za dijabetes. Banting je pokušao postići atrofiju gušterače povezujući svoje izlučne kanale (kanale) 6-8 tjedana, dok su Langerhansovi otočići nepromijenjeni u odnosu na učinke enzima gušterače i dobili čisti ekstrakt stanica tih otočića.

Da bi se proveo ovaj pokus, bio je potreban laboratorij, asistenti i eksperimentalni psi, koje Banting nije imao.

Za pomoć se okrenuo profesoru Johnu MacLeodu, koji je bio svjestan prošlih neuspjeha u dobivanju hormona gušterače. Stoga nije najprije dopustio Bantingu njegov laboratorij. Međutim, Banting se nije povukao i u proljeće 1921. ponovno je zamolio MacLeoda da mu se dopusti raditi u laboratoriju najmanje dva mjeseca. Budući da je u to vrijeme MacLeod išao u Europu, a laboratorij bio slobodan, složio se. Kao asistentica Bantinga, studentica 5. godine dobila je Charlesa Besta, koji je dobro proučio metode određivanja šećera u krvi i urina.

Da bi proveo eksperiment koji je zahtijevao velike izdatke, Banting je morao prodati gotovo svu svoju imovinu.

Nekoliko pasa bilo je vezano kanalima gušterače, nakon čega su počeli čekati atrofiju. 27. srpnja 1921. atrofirani ekstrakt gušterače je primijenjen na psa s udaljenom gušteračom smještenom u prekomi. Nakon nekoliko sati, pas je imao smanjenje šećera u krvi i urina, a aceton je nestao.

Zatim je drugi put uveden ekstrakt gušterače, a ona je živjela još 7 dana. Možda bi pas duže živio, ali istraživačima je ponestalo ekstrakta, jer je inzulin iz pankreasa pasa bio iznimno naporan i dugotrajan.

Nakon toga, Banting i Best počeli su dobivati ekstrakt iz gušterače nerođenih teladi, u kojima još nisu proizvedeni probavni enzimi, ali je već sintetizirana dovoljna količina inzulina. Količina inzulina sada je dovoljna da održi eksperimentalnog psa živim do 70 dana. MacLeod, koji se do tada vratio iz Europe, postupno je postao zainteresiran za rad Bantinga i Besta i povezao ga sa svim laboratorijskim osobljem. Banting, koji je prvobitno nazvao dobiveni ekstrakt pankreasa, na prijedlog MacLeoda, preimenovao ga je u inzulin (iz latinskog. Insula - "otok").

Proizvodnja inzulina uspješno je nastavljena. 14. studenog 1921. Banting i Best izvijestili su o rezultatima svojih istraživanja na sastanku Kluba fizioloških časopisa Sveučilišta u Torontu. Mjesec dana nakon toga uslijedilo je izvješće u SAD-u, u Američkom fiziološkom društvu u New Havenu.

Količina ekstrakta dobivenog iz gušterače goveda zaklanih u klaonici počela je brzo rasti, a od specijaliste se tražilo da osigura fino pročišćavanje inzulina. U tu svrhu, krajem 1921. godine, MacLeod je doveo na posao poznatog biokemičara Jamesa Collipa, koji je vrlo brzo postigao dobre rezultate u pročišćavanju inzulina. Do siječnja 1922. Banting i Best započeli su prva klinička ispitivanja inzulina u ljudi.

U početku su znanstvenici ubrizgali po 10 jedinica inzulina, a zatim i dobrovoljca, 14-godišnjeg dječaka, Leonarda Thompsona, koji je bolovao od dijabetesa. Prva injekcija napravljena je 11. siječnja 1922., ali nije bila posve uspješna, jer ekstrakt nije bio dovoljno pročišćen, što je dovelo do razvoja alergija. Sljedećih 11 dana, Collip je naporno radio u laboratoriju kako bi popravio ekstrakt, a 23. siječnja dječaku je dana druga injekcija inzulina.

Nakon uvođenja inzulina, dječak se brzo počeo oporavljati - to je bila prva osoba koju je spasio inzulin. Uskoro je Banting spasio svog prijatelja, liječnika Joea Gilchrista, od smrti koja je uslijedila.

Vijest o prvom uspješnom korištenju inzulina 23. siječnja 1922. postala je međunarodna senzacija. Banting i njegovi kolege doslovno su uskrsnuli stotine osoba s dijabetesom, osobito onih s teškim oblicima. Napisao je mnoga pisma u kojima je tražio spašavanje od bolesti, došao mu je u laboratorij. Međutim, u to vrijeme još uvijek je bilo mnogo nedostataka - pripravak inzulina nije bio dovoljno standardiziran, nije bilo sredstava za samokontrolu, a doza inzulina morala se mjeriti grubo po oku. Zbog toga se često javljaju hipoglikemijske reakcije organizma kada razina glukoze padne ispod norme.

Međutim, nastavljeno je poboljšanje inzulina i njegovo uvođenje u svakodnevnu medicinsku praksu.

Sveučilište u Torontu počelo je prodavati licence za proizvodnju inzulina različitim farmaceutskim tvrtkama, a do 1923. taj je hormon postao dostupan svim dijabetičarima.

Lily (SAD) i Novo Nordisk (Danska), koje su još uvijek vodeće u ovom području, dobile su dozvolu za proizvodnju lijekova. Bantingu 1923. Sveučilište u Torontu dodijelio je stupanj doktora znanosti, izabran je za profesora. Otvoren je i poseban odjel medicinskih istraživanja za Banting i Best, kojima su dodijeljene visoke osobne plaće.

Godine 1923. Banting i McLeod dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu koju su dobrovoljno podijelili s Bestom i Collipom.

Godine 1926. medicinski znanstvenik Abel je mogao sintetizirati inzulin u kristalnom obliku. Nakon 10 godina, danski istraživač Hagedorn dobio je produljeni (prošireni) inzulin, a 10 godina kasnije nastao je neutralni protamin Hagerdon, koji i dalje ostaje jedna od najpopularnijih vrsta inzulina.

Kemijski sastav inzulina uspostavio je britanski molekularni biolog Frederick Sanger, koji je za to dobio Nobelovu nagradu 1958. godine. Inzulin je postao prvi protein čiji je aminokiselinski slijed potpuno dekodiran.

Prostorna struktura molekule inzulina utvrđena je metodom rendgenske difrakcije 1990-ih. Dorothy Crouft Hodgkin, koja je također dobila Nobelovu nagradu.

Nakon što je Banting primio goveđi inzulin, provedeni su pokusi s inzulinom dobivenim iz gušterače žlijezda svinja i krava, kao i drugih životinja (npr. Kitova i riba).

Molekula ljudskog inzulina sastoji se od 51 aminokiseline. Svinjski se inzulin razlikuje od njega samo u jednoj aminokiselini, tri kravlje kiseline, što ih ne sprječava da normalno normaliziraju razine šećera. Međutim, inzulin životinjskog podrijetla ima značajan nedostatak - kod značajnog dijela bolesnika izaziva alergijsku reakciju. Stoga je potreban daljnji rad na poboljšanju inzulina. Godine 1955. dešifrirana je struktura ljudskog inzulina, te je započeo intenzivan rad na njegovoj izolaciji.

Prvi put su to mogli učiniti američki znanstvenici Gilbert i Lomedico 1981. godine. Nešto kasnije je dobiven inzulin dobiven iz pekarskog kvasca genetskim inženjeringom. Inzulin je bio prvi od ljudskih proteina sintetiziranih 1978. godine od strane genetski modificirane bakterije E. coli. Od njega je u biotehnologiji započela nova era. Od 1982. godine američka tvrtka Genentech počela je prodavati humani inzulin sintetiziran u bioreaktoru. Ovaj inzulin nema alergijski učinak na ljudsko tijelo.

Povijest inzulina jedna je od najznačajnijih priča o izvanrednim otkrićima u farmakologiji. Važnost otkrivanja i sinteze inzulina već pokazuje činjenica da su za rad s ovom molekulom dodijeljene tri Nobelove nagrade. Dijabetes melitus i dalje je neizlječiva bolest do danas, samo stalne injekcije čarobne medicine mogu spasiti živote pacijenata.

Međutim, savršenstvo u proizvodnji inzulina još nije postignuto, ima svoje nuspojave (na primjer, lipodistrofija se javlja na mjestima injiciranja, itd.), Stoga su napori za poboljšanjem ili promjenom kvalitete sintetiziranih inzulina još uvijek u tijeku.

Povijest stvaranja inzulina;

Možda je najvažniji i najčešće korišteni hormonski lijek u medicinskoj praksi inzulin. Humani inzulin, hormon sintetiziran beta stanicama gušterače, igra veliku ulogu u procesima normalnog funkcioniranja ljudskog tijela.

Njegova najvažnija funkcija je osigurati tjelesne stanice glavnim energetskim materijalom, glukozom.

Uloga gušterače u razvoju dijabetesa postala je poznata tek krajem XIX. Stoljeća. Godine 1869. u Berlinu, 22-godišnji student medicine, Paul Langergans, proučavao je strukturu gušterače mikroskopom i skrenuo pozornost na prethodno nepoznate stanice koje su formirale skupine koje su ravnomjerno raspoređene po žlijezdama, ali u funkciji tih stanica, kasnije nazvanih Langerhansovi otoci., ostao nepoznat.

Isti je učinak pokazao i Izrael Kleiner 1919., ali nije dovršio rad zbog početka Prvog svjetskog rata.

Da bi se proveo ovaj pokus, bio je potreban laboratorij, asistenti i eksperimentalni psi, koje Banting nije imao.

Za pomoć se okrenuo profesoru Johnu MacLeodu, koji je bio svjestan prošlih neuspjeha u dobivanju hormona gušterače. Stoga nije najprije dopustio Bantingu njegov laboratorij. Međutim, Banting se nije povukao i u proljeće 1921. ponovno je zamolio MacLeoda da mu se dopusti raditi u laboratoriju najmanje dva mjeseca. Budući da je u to vrijeme MacLeod išao u Europu, a laboratorij bio slobodan, složio se. Kao asistent, Banting je dobio petu dodiplomsku školu Charles Best, koja je proučavala metode određivanja šećera u krvi i mokraći.

Da bi proveo eksperiment koji je zahtijevao velike izdatke, Banting je morao prodati gotovo svu svoju imovinu.

Međutim, nastavljeno je poboljšanje inzulina i njegovo uvođenje u svakodnevnu medicinsku praksu.

Sveučilište u Torontu počelo je prodavati licence za proizvodnju inzulina različitim farmaceutskim tvrtkama, a do 1923. taj je hormon postao dostupan svim dijabetičarima.

Godine 1923. Banting i McLeod dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu koju su dobrovoljno podijelili s Bestom i Collipom.

Prostorna struktura molekule inzulina utvrđena je metodom rendgenske difrakcije 1990-ih. Dorothy Crouft Hodgkin, koja je također dobila Nobelovu nagradu.

Nakon što je Banting primio goveđi inzulin, provedeni su pokusi s inzulinom dobivenim iz gušterače žlijezda svinja i krava, kao i drugih životinja (npr. Kitova i riba).

Zanimljivosti o otkriću inzulina

Prvi inzulin, koji je uspio spasiti ljudski život, uveden je bolesnom tinejdžeru 1922. godine. Napravljena je od gušterače jedne krave, a prije dobivanja lijeka trebalo je stoljećima mukotrpnog rada, otkrića i intriga, a mnogi se još uvijek svađaju oko toga tko je otvorio inzulin, iako su autori dobili Nobelovu nagradu.

studija

Čovječanstvo je znalo za dijabetes još od vremena drevne Grčke: primjećujući da voda u tijelu pacijenta ne ostaje, osoba je stalno žedna, Areteus iz Kapadokije naziva bolest "diabayno" - "proći kroz". Do početka dvadesetog stoljeća mnogo se znalo o dijabetesu, a psi su u tome imali važnu ulogu. Pokusi su provedeni surovo: životinje su uklonile gušteraču, nakon čega su znanstvenici promatrali rast šećera u tijelu (određivana je količina glukoze u urinu i praćeni simptomi bolesti). Tako je dokazano da je dijabetes izravno povezan s gušteračom.

Znanstvenik iz Rusije, Leonid Sobolev, prvi je otkrio da nisu svi gušterači odgovorni za razvoj dijabetesa, već samo dio stanica (Langerhansovi otočići). On je to učinio 1900. godine, vezujući izlučni kanal gušterače za psa, što je dovelo do njegove atrofije, ali budući da su Langerhansovi otočići ostali netaknuti, životinja nije razvila dijabetes. Iako se znanstvenik iz Rusije kretao u pravom smjeru, umro je bez završetka istraživanja.

Nakon toga, znanstvenici su utvrdili da je razvoj bolesti pogođen nedostatkom biološki aktivnih tvari koje se proizvode u tim stanicama i doprinose apsorpciji glukoze u tijelu i njegovoj proizvodnji (1916. njemački Charpy-Schafer dao je ime tim supstancama: latinska riječ "insula" znači otok),

Ideja da se dijabetes može liječiti uzimanjem inzulina izvana pojavio se gotovo čim je otkriven, ali svi eksperimenti nisu bili uspješni. Dobiti hormon u čistom obliku nije djelovao, a pri gutanju lijek je uništen djelovanjem probavnih sokova.

Prva sinteza inzulina mogla bi napraviti francuski istraživač GLay. Ubrizgao je u kanale gušterače pasjeg ulja, što je dovelo do atrofije organa, dok su Langerhansovi otočići ostali netaknuti. Od atrofirane žlijezde, Gley je napravio istezanje i ubrizgao psa, koji je razvio dijabetes zbog uklonjene gušterače. Životinja nije umrla dok joj je lijek ubrizgan u tijelo.

Gley nije pridavao nikakvu važnost svom otkriću, detaljno je opisivao istraživanja, a 1905. deponirao je Pariško biološko društvo u skladište, gdje su godinama skupljali prašinu u sefu.

sinteza

Službeno se vjeruje da je prva osoba koja je smislila sintezu inzulina kanadski, Frédéric Banting, koji je podijelio svoju ideju s profesorom Johnom MacLeodom: za provođenje pokusa bio je potreban laboratorij s dobrom opremom, a MacLeod je to mogao pružiti. U početku, profesor je odbio izdvojiti prostor za eksperimente i složio se samo iz razloga što je trebao otputovati u Europu i nije mu osobito trebao laboratorij.

Stoga je sudjelovanje u razvoju bilo minimalno, te je rekao da do trenutka povratka s odmora sav posao treba završiti, odnosno dva mjeseca kasnije (znanstvenici nisu ispunili rok koji je postavio MacLeod, profesor povratka je htio da ih izbaci iz laboratorija, ali ga je uspio uvjeriti), Pomaganje Bantingu donijelo je jednog od najperspektivnijih studenata medicine Charlesa, koji je bio jako zainteresiran za ideju sinteze inzulina.

Prvi su eksperimenti proveli Banting i Best na psima. Dobili su izvadak iz atrofiranog pankreasa psa (trajalo je oko dva mjeseca), nakon čega su dali injekciju u komu životinju kojoj je uklonjena žlijezda. Činjenica da su na pravom putu, postalo je jasno nakon što je životinja živjela još sedam dana nakon injekcije, ostavljajući komu, kada je lijek ubrizgan i upao u nju, ako nije dano injekcija. Tijekom tog vremena, znanstvenici su stalno mjerili razine glukoze. Bilo je to prvi put da je itko izašao iz dijabetičke kome (u to vrijeme nije bilo poznato o istraživanju Francuza).

Intriga je počela kasnije: znanstvenici nisu izdali patent i prenijeli pravo na otvaranje sveučilišta. MacLeod je, nakon što je shvatio važnost otkrića, pokrenuo aktivnu aktivnost, privukao sve obećavajuće zaposlenike i počeo proizvoditi lijekove za inzulin. Posebnu ulogu u tome odigrao je biokemičar John Collip: uspio je to učiniti tako da nije bilo potrebe za vezivanjem kanala i čekanja dok se gušterača ne pokvari.

Znanstvenici su svoju pozornost preusmjerili s pasa na krave, a nakon nekog vremena otkrili su da embriji imaju mnogo više Langerhansovih otočića nego odrasle životinje. Rezultati sa svakim iskustvom bili su sve uspješniji, a znanstvenici su mogli produžiti život psa na sedamdeset dana. Godine 1922. lijek je najprije dan dječaku koji je umro i vratio ga u život.

premija

Nakon toga, MacLeod je sastavio izvješće na sastanku Udruženja američkih liječnika, pretvarajući ga kao da je otkrio. U isto vrijeme počeo je aktivno promovirati lijek, budući da je za to imao veze. Još uvijek nije mogao šutjeti o ulozi Bantinga, ali je uloga drugih znanstvenika svedena na minimum. Stoga je Nobelova nagrada za otkriće inzulina dodijeljena samo njemu i Bantingu.

S činjenicom da je MacLeod osvojio nagradu, a Best je ostao bez posla, Basting se snažno ne slaže i počeo je javno govoriti o tome kako su eksperimenti provedeni, o ulozi MacLeoda, ne zaboravljajući spomenuti što palice stavljaju u točkove eminentnog znanstvenika. Ogroman skandal doveo je do toga da nitko nije otišao primiti nagradu, a kasnije je podijeljen između četiri znanstvenika: Basting podijeljen s Bestom, Mcleod s Collipom.

Nakon što je saznao za nagradu, francuski znanstvenik Gray odlučio je dokazati da je autor izuma, za što su njegove bilješke izvlačene u nazočnosti svjedoka. Smirio se tek nakon što je Hermann Minkowski, koji je rođen u Litvi, koji je u to vrijeme bio dio Rusije, ali je živio i radio u Njemačkoj, rekao o mogućnosti dovođenja Francuza na sud zbog skrivanja informacija koje bi mogle spasiti više od jednog života. tisuću ljudi.

Proizvodnja lijekova

Od 1926. godine proizvodnja inzulina u velikoj se mjeri proizvodi od vodećih farmaceutskih tvrtki, au posljednje vrijeme proizvodi čelik u Rusiji. U početku, hormon je bio načinjen od gušterače goveda, ali je često izazivao alergije, budući da se nije podudarao s ljudskim trima aminokiselinama.

Tada su počeli proizvoditi svinjski inzulin (razlika u jednoj aminokiselini), koju ljudsko tijelo bolje apsorbira, ali su moguće i alergije. Stoga je odlučeno proizvoditi sintetički inzulin, koji bi bio potpuni analog čovjeka. Ovdje je spašen genetski inženjering, prije svega biokemija.

Prije toga treba napomenuti da su svi proteini polimeri sastavljeni od aminokiselinskih fragmenata. U isto vrijeme, samo aminokiseline su uključene u formiranje polimera potrebnih za proizvodnju inzulina, koji imaju samo jedan ugljikov atom između karboksilne skupine i amino skupine.

Iako postoji mnogo aminokiselina, samo 51 aminokiselinski ostatak sudjeluje u formiranju inzulina, što rezultira time da je hormon jedan od najkraćih proteinskih lanaca.

Da bi dobili inzulin, aminokiseline moraju biti povezane u strogo definiranom redu (inače možete dobiti molekulu koja nema veze s onim što živi organizam), što je učinjeno tijekom eksperimenata.

Nakon nekog vremena, uz pomoć genetskog inženjeringa i biokemije, znanstvenici su mogli organizirati proizvodnju inzulina, stavljajući u poseban hranjivi medij sojeve kvasca i genetski modificirane E. coli sposobne proizvesti ljudski genetski modificirani inzulin. Količina proizvedene tvari bila je toliko velika da su znanstvenici skloni vjerovati da će takvo razrjeđivanje hormona uskoro zamijeniti inzulin životinjskog podrijetla.

skladištenje

Prema službenim podacima, broj dijabetičara u Rusiji premašuje tri milijuna ljudi, tako da se mnogo pažnje posvećuje proizvodnji inzulina. Trenutno je u Rusiji razvijena tehnologija za proizvodnju genetski modificiranog inzulina. No, broj lijekova koje je Rusija proizvela za takav broj pacijenata nije dovoljan. Stoga, uz inzulin pušten u Rusiju, zemlja kupuje veliki broj lijekova u inozemstvu, osiguravajući potrebne uvjete za skladištenje inzulina u skladištima.

Govoreći o skladištenju inzulina u Rusiji, valja napomenuti da se neotvorena bočica obično može čuvati oko dvije do tri godine. Kako bi se osiguralo da se inzulin ne pogorša, vrlo je važno pridržavati se uvjeta skladištenja za inzulin. Prije skladištenja inzulina potrebno je uzeti u obzir da je idealna temperatura skladištenja od 6 do 8 ° C.

Čuvanje inzulina poželjno je na bočnim vratima, daleko od zamrzivača (zamrzavanje je neprihvatljivo, budući da se njegova struktura mijenja). Nekoliko sati prije injekcija i razrjeđivanja, morate ga izvaditi iz hladnjaka i držati na sobnoj temperaturi.

Otvorena bočica se čuva na sobnoj temperaturi (do 25 ° C), podalje od sunčeve svjetlosti i uređaja za grijanje. Koristite ne duže od četiri tjedna. Ako je otopina postala mutna, pojavio se talog, nije dobar i mora se odbaciti.

Povijest inzulina koji je izumio inzulin

Što se mene tiče, svaki dijabetičar treba znati povijest bolesti. To znanje daje potpuni osjećaj kontrole nad bolešću, te ga čini ozbiljnijim u liječenju. Stoga ćemo danas govoriti o inzulinu - glavnom hormonu koji kontrolira razinu šećera. U ovom ćemo članku pregledati cjelokupnu kronologiju proučavanja inzulina od njegovog otkrivanja (otkriće inzulina) do industrijske proizvodnje.

Početak istraživanja...

Prvo istraživanje o inzulinu pojavilo se 1869. Mladi znanstvenik istraživao je gušteraču pomoću mikroskopa koji se nedavno pojavio u njemu. Skrenuo je pozornost na neobične nakupine stanica. Kasnije će ih zvati Langerhansovim otocima. Tada nije znao zašto postoje, samo sugerirali da su oni potrebni za regulaciju probave. Paul Langergans svoju je doktorsku disertaciju posvetio tim stanicama.

Dvadeset godina kasnije, 1889. godine, određeni fiziolog Oskar Minkowski odlučio je pobiti sva istraživanja o gušterači i dokazati da to nema nikakve veze s probavom. Izvadio je žlijezdu od psa, ali je nakon nekoliko dana primijetio da su šećer i šećer pušteni zajedno s urinom. Tada su prvi put znanstvenici povezali gušteraču s dijabetesom. Usput, Minkowski nikada nije postao slavan u znanstvenim krugovima, i nije napravio nikakva važnija otkrića. Možda nije prihvatio činjenicu da je osakatio siromašnu životinju...

Otkriće inzulina

Godine 1900. L. V. Sobolev je znanstveno potvrdio da otočići Langerhansovih izlučuju određeni hormon koji regulira procese ugljikohidrata u tijelu. Također je predložio metodu dobivanja ovog hormona od novorođenčadi, jer su njihovi otočići vrlo dobro razvijeni. Za najzanimljivije, zanimljivo bi bilo to što je Sobolev radio u istom laboratoriju s Pavlovim samim. Prezahtjevan znanstveni svijet koji ne govori...

Tijekom sljedećih desetljeća, mnogi znanstvenici su pokušali dobiti lijek za dijabetes od hormona gušterače (tada se nije pojavio naziv inzulin). Znanstveni vođe koji nisu vjerovali u ozbiljnost istraživanja spriječili su jednog znanstvenika, Kleinera je spriječio Prvi svjetski rat, rumunjski znanstvenik Paulesco objavio je svoje istraživanje, ali nije dalje napredovao u metodama izolacije.

Tek 1922. godine skupina znanstvenika sa Sveučilišta u Torontu uspjela je napraviti prvu injekciju inzulina četrnaestogodišnjem dječaku s dijabetesom. Tome je prethodilo višegodišnje pokuse na psima, koje su se temeljile na Sobolevljevim istraživanjima. Znanstvenici koji su napravili ovo znanstveno otkriće nazvani su Banting, Mcleod, Best i Collip.

Povijest inzulina. Pogledajte prošlost

Prema Međunarodnoj dijabetičkoj federaciji s dijabetesom, trenutno ima 542.000 djece mlađe od 14 godina, 415 milijuna odraslih, a do 2040. procjenjuje se da će broj osoba s dijabetesom doseći 642 milijuna 1.

Povećanje broja oboljelih od dijabetesa svakako je povezano s promjenama u načinu života (smanjenje tjelesne aktivnosti), prehrambenim navikama (konzumiranje hrane bogate lako probavljivim ugljikohidratima, životinjskim mastima), ali istodobno pokazuje da zahvaljujući otkriću suvremenog sniženja šećera lijekovima, stvaranjem metoda kontrole bolesti, razvijanjem algoritama za dijagnosticiranje i liječenje komplikacija šećerne bolesti, također se povećao očekivani životni vijek osoba s dijabetesom, a da ne spominjemo poboljšanje kvalitete EU ETS.

Čovječanstvo je znalo za dijabetes 3,5 tisuće godina (kao što je poznato, prva rasprava koja opisuje bolest, egipatski papirus Herbes, datira iz 1500. godine prije Krista), ali se samo oko 90 pojavilo u liječenju ove ozbiljne bolesti. prije nekoliko godina, kada je dijabetes, uključujući i prvi tip, prestao biti smrtna kazna.

Preduvjeti za stvaranje inzulina

Već u 19. stoljeću, tijekom obdukcije pacijenata koji su umrli od dijabetesa, uočeno je da je u svim slučajevima gušterača teško oštećena. U Njemačkoj 1869. Paul Langergans otkrio je da u tkivima gušterače postoje određene skupine stanica koje nisu uključene u proizvodnju probavnih enzima.

Godine 1889. u Njemačkoj su fiziolog Oscar Minkowski i liječnik Joseph von Mehring eksperimentalno dokazali da uklanjanje gušterače u pasa dovodi do razvoja dijabetesa. To im je omogućilo da pretpostavljaju da gušterača izlučuje određenu tvar koja je odgovorna za metaboličku kontrolu tijela 2. Hipoteze Minkowskog i Mehringa pronašle su nove i nove potvrde, a do prvog desetljeća 20. stoljeća, proučavajući odnos između dijabetesa i otočića gušterače Langerhansov otočić, otkriće endokrinog izlučivanja, dokazalo je da određena supstanca koju luče stanice Langerhansovih otočića igra vodeću ulogu u regulaciji metabolizma ugljikohidrata 3. Pojavila se ideja da ako se ova supstanca izolira, može se koristiti za liječenje dijabetesa, međutim, rezultati nastavka eksperimenata Minkowskog i Merkinga, kada je ekstrakt dan psima nakon uklanjanja gušterače, koji su u nekim slučajevima doveli do smanjenja glikozurije, nisu se mogli reproducirati, i uvođenje ekstrakta uzrokovalo je porast temperature i druge nuspojave.

Europski i američki znanstvenici, kao što su Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4, Israel Kleiner, prakticirali su uvođenje ekstrakta gušterače u dijabetičare, ali zbog velikog broja nuspojava i problema povezanih s financiranjem, nisu bili u mogućnosti dovršiti eksperimente.

Ideja Fredericka Bantinga

Godine 1920., Frederick Banting, 22-godišnji kirurg, pokušao je otvoriti svoju praksu u malom kanadskom gradu dok je predavao na Sveučilištu Zapadnog Ontarija. U ponedjeljak, 31. listopada, Banting je trebao izvijestiti studente o metabolizmu ugljikohidrata - temu u kojoj i sam nije bio jak, a kako bi se bolje pripremio, Banting je pročitao nedavni članak M. Barrona, koji je opisan u nedjelju navečer, u kojem je opisao blokadu pankreasa duktalni gallstones i rezultirajuća atrofija acinarnih stanica (stanice odgovorne za egzokrinu funkciju) 2. Te iste noći, Banting je zapisao svoju zamisao: “Zavoj pankreatičnog kanala kod pasa. Pričekajte atrofiju acina, izolirajte tajnu od stanica otočića kako biste olakšali glukozuuriju. ”5 Dakle, Banting nije uspio postići praksu i otišao na Sveučilište u Torontu, svoju alma mater, gdje se obratio profesoru Johnu MacLeodu, jednom od vodećih stručnjaka za metabolizam ugljikohidrata. Iako je profesor prihvatio ideju Bantinga bez entuzijazma, izdvojio je laboratorij s minimalnom opremom i 10 pasa za kirurga. Pomoćnik Banting postao je učenik Charles Best. U ljeto 1921. počeo je eksperiment.

Banting i Best započeli su istraživanje uklanjanjem pankreasa kod pasa. Kod nekih životinja istraživači su uklonili gušteraču, au drugima vezali kanal za pankreas i nakon nekog vremena uklonili žlijezdu. Zatim je atrofirani gušterač stavljen u hipertoničnu otopinu i zamrznut. Supstanca dobivena kao rezultat toga nakon odmrzavanja primijenjena je na pse s uklonjenom gušteračom i klinikom za dijabetes. Istraživači su zabilježili smanjenje razine glukoze, poboljšavajući dobrobit životinje. Profesor MacLeod bio je impresioniran rezultatima i odlučio je nastaviti raditi kako bi dokazao da Banting i Bestov „ekstrakt gušterače“ stvarno rade.

Novi rezultati pokusa s uporabom gušterače goveda omogućili su da se shvati da je moguće bez komplicirane procedure vezanja kanala gušterače.

Krajem 1921. Bertin Collip, biokemičar, pridružio se istraživačkom timu. Njime su korištenjem frakcijskog taloženja s različitim koncentracijama alkohola i drugih metoda pročišćavanja dobiveni ekstrakti otočića gušterače koji se mogu sigurno uvesti u ljudski organizam. To je djelotvorna i netoksična tvar i korištena je u prvim kliničkim ispitivanjima 6.

Klinička ispitivanja

U početku su Banting i Best iskusili inzulin koji su primili. Kao rezultat uvođenja lijeka, oba su osjetila slabost, vrtoglavicu, ali nisu zabilježeni toksični učinci lijeka.

Prvi pacijent s dijabetesom koji je primio inzulin 11. siječnja 1922. postao 14-godišnji dječak Leonard Thompson. Nakon prve injekcije 15 ml inzulina nije bilo značajnih promjena u bolesnikovom stanju, razina glukoze u krvi i urinu se neznatno smanjila, osim toga, pacijent je razvio sterilni apsces. Ponovljena injekcija obavljena je 23. siječnja, a kao odgovor na bolesnikovu razinu glukoze u krvi normalizirana je količina glukoze i ketona u mokraći, dječak je sam primijetio poboljšanje vlastitog zdravstvenog stanja 7.

Jedan od prvih pacijenata koji su primili inzulin bila je kći šefa Vrhovnog suda SAD-a, Elizabeth Heges Goshet. Iznenađujuće je da je prije početka terapije inzulinom imala dijabetes melitus 4 godine, a liječenje koje joj je omogućilo da živi do današnjeg dana bila je žestoka dijeta (oko 400 kcal dnevno). Elizabeth je živjela na terapiji inzulinom sve do svoje 73 godine i imala je troje djece.

Nobelova nagrada

Godine 1923. Nobelov komitet dodijelio je Bantingu i MacLeodu nagradu na području fiziologije i medicine, to se dogodilo samo 18 mjeseci nakon prvog izvješća o lijeku na sastanku Udruge američkih liječnika. Ova odluka je pogoršala ionako težak odnos između znanstvenika, jer Banting je vjerovao da je McLeodov doprinos pronalasku inzulina vrlo pretjeran, prema Bantingu, nagradu je trebalo podijeliti s njim i njegovim pomoćnikom Bestom. Da bi vratio pravdu, Banting je podijelio svoj dio nagrade s Bestom, a MacLeod s biokemičarima Collipom 8.

Patent za stvaranje inzulina, u vlasništvu Bantinga, Besta i Collip, znanstvenici su prodali za $ 3 Sveučilištu u Torontu. U kolovozu 1922. sklopljen je sporazum o suradnji s farmaceutskom tvrtkom Eli Lilly i C o, koja je pomogla uspostaviti proizvodnju lijekova u industrijskim razmjerima.

Prošlo je više od 90 godina od izuma inzulina. Lijekovi ovog hormona se poboljšavaju, od 1982. godine, pacijenti su već primili humani inzulin, au devedesetima su se pojavili analozi humanog inzulina - lijekovi različitog trajanja djelovanja, ali moramo se sjetiti ljudi koji su stajali na početku ovog lijeka koji svakodnevno štedi milijune ljudi. ljudi.

Povijest otkrića inzulina

Inzulin kao peptidni hormon proizveden u beta stanicama Langerhansovih otočića gušterače. Osiguravanje propusnosti staničnih membrana za molekule glukoze kao glavne funkcije. Razvrstavanje pripravaka inzulina i njegovo primanje.

Pošaljite svoje dobro djelo u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac.

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u studiranju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno http://www.allbest.ru/

uvod

Insulimn (od lat. Insula - otok) - peptidni hormon, formira se u beta stanicama Langerhansovih otočića gušterače. Ima gotovo sve učinke na metabolizam u gotovo svim tkivima.

Glavna funkcija inzulina je osigurati propusnost staničnih membrana za molekule glukoze. U pojednostavljenom obliku možemo reći da se ne samo ugljikohidrati, već i bilo kakve hranjive tvari u konačnici dijele na glukozu, koja se koristi za sintezu drugih molekula koje sadrže ugljik, te je jedina vrsta goriva za stanične elektrane - mitohondrije. Bez inzulina, propusnost stanične membrane do glukoze pada 20 puta, a stanice umiru od gladi, a višak šećera otopljen u krvi truje tijelo.

Oštećenje izlučivanja inzulina uslijed razaranja beta stanica - apsolutni nedostatak inzulina - ključni je element u patogenezi šećerne bolesti tipa 1. Povreda učinka inzulina na tkivo - relativni nedostatak inzulina - ima važno mjesto u razvoju dijabetesa tipa 2.

Povijest otkrića inzulina

Povijest otkrića inzulina povezana je s imenom ruskog liječnika I.M. Sobolev (druga polovica 19. stoljeća), koji je dokazao da je razina šećera u ljudskoj krvi regulirana posebnim hormonom gušterače.

Inzulin izoliran iz gušterače životinje je 1922. godine prvi put uveden u desetogodišnjeg dijabetičara. rezultat je nadmašio sva očekivanja, a godinu dana kasnije američka tvrtka Eli Lilly objavila je prvi preparat životinjskog inzulina.

Nakon primanja prve industrijske serije inzulina u sljedećih nekoliko godina pokriven je golemi način njegove izolacije i pročišćavanja. Kao rezultat toga, hormon je postao dostupan za pacijente s dijabetesom tipa 1. membrana za gušteraču hormona inzulina

Godine 1935. danski istraživač Hagedorn optimizirao je djelovanje inzulina u tijelu predlaganjem produženog lijeka.

Prvi kristali inzulina dobiveni su 1952., a 1954. engleski je biokemičar G. Senger dešifrirao strukturu inzulina. Razvoj metoda za pročišćavanje hormona iz drugih hormonalnih tvari i proizvoda razgradnje inzulina omogućio je dobivanje homogenog inzulina, nazvanog jednokomponentni inzulin.

Ranih 70-ih. Sovjetski znanstvenici A. Yudaev i S. Shvachkin predložili su kemijsku sintezu inzulina, međutim, provedba ove sinteze u industrijskim razmjerima bila je skupa i neprofitabilna.

U budućnosti, došlo je do progresivnog poboljšanja u stupnju pročišćavanja inzulina, što je smanjilo probleme uzrokovane alergijama na inzulin, oštećenje funkcije bubrega, oštećenje vida i otpornost na imuni inzulin. Najučinkovitiji hormon bio je potreban za supstitucijsku terapiju kod šećerne bolesti - homolognog inzulina, odnosno ljudskog inzulina.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća napredak u molekularnoj biologiji omogućio je sintezu oba ljudska lanca inzulina pomoću E. coli, koji su zatim bili spojeni u biološki aktivnu molekulu hormona, a rekombinantni inzulin je dobiven na Institutu za bioorgansku kemiju Ruske akademije znanosti pomoću genetskih sojeva E. coli.

Primjena afinitetne kromatografije značajno je smanjila sadržaj kontaminiranih proteina s većom molekularnom težinom od inzulina u pripravku. Takvi proteini uključuju proinzulin i djelomično rascijepljene proinzuline, koji su sposobni inducirati proizvodnju antiinsulinskih antitijela.

Korištenje humanog inzulina od samog početka terapije smanjuje pojavu alergijskih reakcija. Ljudski se inzulin brže apsorbira i, bez obzira na oblik lijeka, ima kraće trajanje djelovanja od životinjskog inzulina. Ljudski inzulini su manje imunogeni od svinjetine, osobito miješani goveđi i svinjski inzulini.

Vrste inzulina

Pripravci inzulina razlikuju se po stupnju pročišćavanja; izvor primitka (goveda, svinje, ljudi); tvari dodane otopini inzulina (produljenje djelovanja, bakteriostati, itd.); koncentracija; pH vrijednost; mogućnost miješanja ICD s SDI.

Pripravci inzulina razlikuju se prema izvoru. Svinjski i goveđi inzulin razlikuje se od ljudskog u aminokiselinskom sastavu: goveđi u tri aminokiseline i svinji u jednom. Nije iznenađujuće da se u liječenju goveđim inzulinom nuspojave razvijaju mnogo češće nego u liječenju svinjskim ili humanim inzulinom. Te su reakcije izražene u imunološkoj rezistenciji na inzulin, alergiji na inzulin, lipodistrofiji (promjena u potkožnoj masnoći na mjestu injiciranja).

Unatoč očiglednim nedostacima goveđeg inzulina, još uvijek se naširoko koristi u svijetu. Pa ipak, imunološki, nedostaci goveđeg inzulina su očigledni: ni u kojem slučaju nije preporučljivo propisati ga za bolesnike s novodijagnosticiranom dijabetesom, trudnicama ili za kratkotrajnu inzulinsku terapiju, primjerice u perioperativnom razdoblju. Negativne osobine goveđeg inzulina također se čuvaju kada se koriste u mješavini s svinjskim, tako da se miješani (svinjski + goveđi) inzulini također ne smiju koristiti za liječenje tih kategorija bolesnika.

Pripravci humanog inzulina za kemijsku strukturu potpuno su identični humanom inzulinu.

Glavni problem biosintetske metode dobivanja humanog inzulina je potpuno pročišćavanje konačnog proizvoda od najmanjih nečistoća korištenih mikroorganizama i njihovih metaboličkih produkata. Nove metode kontrole kvalitete osiguravaju da ljudski biosintetski inzulin ne sadrži štetne nečistoće; dakle, njihov stupanj pročišćavanja i učinkovitost smanjenja glukoze zadovoljavaju najviše zahtjeve i gotovo su isti. Bilo koje neželjene nuspojave, ovisno o nečistoćama, ovi lijekovi nemaju inzulin.

Trenutno se u medicinskoj praksi koriste tri vrste inzulina:

- kratkog dometa s brzim početkom učinka;

- prosječno trajanje djelovanja;

- dugo djelovanje s sporom učinkom.

Tablica 1. Karakteristike komercijalnih pripravaka inzulina

Primjeri (trgovački nazivi)

Metilparaben m-krezol fenol

NaCl glicerin Na (H) PO4 Na acetat

Ljudski. Svinjski bik

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS inzulin za injekcije (SSSR, više se ne proizvodi)

Ljudski. Svinjski bik

Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS protamin-inzulin (SSSR, koji se više ne proizvodi)

Ljudski. Svinjski bik

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

Inzulin kratkog djelovanja (ICD) - redoviti inzulin - je kratkodjelujući cink-inzulin kratkog djelovanja koji je topiv u neutralnom pH, čiji se učinak razvija unutar 15 minuta nakon subkutane primjene i traje 5-7 sati.

Prvi produženi inzulin (SDI) nastao je kasnih 30-ih godina, tako da su pacijenti mogli injekcije rjeđe nego što su to činili sami, ako je to bilo moguće samo jednom dnevno. Kako bi se povećalo trajanje djelovanja, svi drugi pripravci inzulina su modificirani i, kada su otopljeni u neutralnom mediju, tvore suspenziju. Sadrže protamin u fosfatnom puferu - protamin cink-inzulin i NPH (neutralni protamin Hagedorn) - NPH-inzulin ili različite koncentracije cinka u acetatnom puferu - inzulin ultralente, traka, sedamdeset.

Srednje trajanje pripravaka inzulina sadrži protamin, koji je protein prosječnog m. 4400, bogata argininom i izvedena iz mlađi kalifornijske pastrve. Za formiranje kompleksa potreban je omjer protamina i inzulina 1:10. nakon subkutane primjene proteolitički enzimi uništavaju protamin, omogućujući apsorpciju inzulina.

NPH-inzulin ne mijenja farmakokinetički profil regulatornog inzulina pomiješanog s njim. NPH-inzulin je poželjniji od inzulinske trake kao komponenta prosječnog trajanja djelovanja u terapijskim mješavinama koje sadrže regularni inzulin.

U fosfatnom puferu, svi inzulini lako formiraju kristale s cinkom, ali samo kristali goveđeg inzulina su dovoljno hidrofobni da osiguraju sporo i stabilno otpuštanje inzulina karakteristično za ultralente. Cink kristali svinjskog inzulina rastvaraju se brže, učinak dolazi ranije, trajanje djelovanja je kraće. Stoga ne postoji lijek ultralente koji sadrži samo svinjski inzulin. Monokomponentni svinjski inzulin proizvodi se pod nazivom suspenzija inzulina, neutralnog inzulina, inzulina izofana, aminokinurida inzulina.

Inzulinska traka je mješavina 30% inzulina semilenta (amorfni inzulinski precipitat s cinkovim ionima u acetatnom puferu, čiji se učinak relativno brzo rasprši) sa 70% ultralente inzulina (slabo topljivi kristalni cink-inzulin, koji ima odgođeni početak i produljeni učinak). Ove dvije komponente osiguravaju kombinaciju s relativno brzom apsorpcijom i stabilnim dugotrajnim djelovanjem, čineći inzulinsku traku pogodnim terapijskim sredstvom.

Proizvodnja inzulina

Ljudski inzulin može se proizvesti na četiri načina:

1) potpuna kemijska sinteza;

2) ekstrakcija iz gušterače osobe (obje ove metode nisu prikladne zbog neučinkovitosti: nedovoljna razvijenost prve metode i nedostatak sirovina za masovnu proizvodnju drugom metodom);

3) polusintetskom metodom upotrebom enzimsko-kemijske supstitucije na položaju 30 B-lanca aminokiseline alanina u svinjskom inzulinu s treoninom;

4) biosintetska metoda za tehnologiju genetskog inženjeringa. Posljednje dvije metode omogućuju dobivanje humanog inzulina visoke čistoće.

Trenutno se humani inzulin uglavnom dobiva na dva načina: modificiranjem svinjskog inzulina sintetičkom enzimskom metodom i metodom genetskog inženjeringa.

Inzulin je bio prvi protein dobiven u komercijalne svrhe uporabom tehnologije rekombinantne DNA. Postoje dva glavna pristupa dobivanju genetski modificiranog ljudskog inzulina.

U prvom slučaju, odvojeni (različiti sojevi proizvođača) proizvode oba lanca nakon čega slijedi preklapanje molekule (formiranje disulfidnih mostova) i odvajanje izoforma.

U drugom, priprema u obliku prekursora (proinzulin) praćena enzimatskim cijepanjem s tripsinom i karboksipeptidazom B u aktivni oblik hormona. Trenutno se najpoželjnije dobiva inzulin kao prekursor, osiguravajući ispravno zatvaranje disulfidnih mostova (u slučaju odvojene proizvodnje lanaca, provode se sukcesivni ciklusi denaturacije, odvajanje izoforma i renaturacija).

U oba pristupa, moguće je pojedinačno dobiti početne komponente (A i B lanci ili proinzulin), te kao dio hibridnih proteina. Pored A- i B-lanaca ili proinzulina, u sastavu hibridnih proteina mogu biti prisutni:

- proteinski nosač koji prenosi fuzijski protein u periplazmatski prostor stanice ili medija kulture;

- komponenta afiniteta, uvelike olakšavajući izbor hibridnog proteina.

U isto vrijeme, obje ove komponente mogu biti istovremeno prisutne u sastavu hibridnog proteina. Osim toga, pri stvaranju hibridnih proteina može se koristiti princip multidimenzionalnosti (to jest, nekoliko kopija ciljnog polipeptida je prisutno u hibridnom proteinu), što omogućuje značajno povećanje prinosa ciljnog produkta.

U Velikoj Britaniji, oba ljudska lanca inzulina sintetizirana su pomoću E. coli, koji su zatim spojeni na biološki aktivnu molekulu hormona. Da bi jednoćelijski organizam na svojim ribozomima sintetizirao molekule inzulina, potrebno ga je opskrbiti potrebnim programom, tj. Uvesti u njega hormonski gen.

Kemijski se dobiva prekursor biosinteze gena za programiranje inzulina ili dva gena, programirajući zasebno biosintezu inzulinskih lanaca A i B.

Sljedeća faza je uključivanje gena za prekursor inzulina (ili lanaca gena odvojeno) u genom E. coli, posebnog soja E. coli uzgojenog u laboratorijskim uvjetima. Ovaj zadatak obavlja genetski inženjering.

Plazmid s odgovarajućim restrikcijskim enzimom je izoliran iz E. coli. Sintetski gen je umetnut u plazmid (kloniranje sa funkcionalno aktivnim C-terminalnim dijelom E. coli P-galaktozidaze). Kao rezultat, E. coli dobiva sposobnost sintetiziranja lanca proteina koji se sastoji od galaktozidaze i inzulina. Sintetizirani polipeptidi se kemijski cijepaju iz enzima, a zatim pročišćavaju. U bakterijama se sintetizira oko 100.000 molekula inzulina po bakterijskoj stanici.

Priroda hormonske tvari koju proizvodi E. coli određena je pomoću gena koji je umetnut u genom jednoćelijskog organizma. Ako je kloniran gen za prekursor inzulina, bakterija sintetizira prekursor inzulina, koji je zatim podvrgnut tretmanu restrikcijskim enzimom kako bi se uklonio prepity s izolacijom C-peptida, što je rezultiralo biološki aktivnim inzulinom.

Za dobivanje pročišćenog humanog inzulina, hibridni protein izoliran iz biomase podvrgnut je kemijskoj enzimatskoj transformaciji i odgovarajućem kromatografskom pročišćavanju (frontalna, propuštanje gela, anionska izmjena). Rekombinantni inzulin dobiven je u Institutu RAS pomoću genetički modificiranih sojeva E. coli. Prekursor, hibridni protein izražen u količini od 40% ukupnog staničnog proteina, koji sadrži preproinzulin, oslobađa se iz uzgojene biomase. Njegova transformacija u inzulin in vitro provodi se u istom redoslijedu kao in vivo - vodeći polipeptid se odvaja, preproinzulin se pretvara u inzulin kroz faze oksidativne sulfitolize nakon čega slijedi reduktivno zatvaranje tri disulfidne veze i enzimska izolacija vezanja C-peptida. Nakon niza kromatografskih pročišćavanja, uključujući ionsku izmjenu, gel i HPLC (tekućinska kromatografija visoke djelotvornosti), dobiva se humani inzulin visoke čistoće i prirodne aktivnosti.

Može se upotrijebiti soj s nukleotidnim odsječkom ugrađenim u plazmid koji eksprimira fuzijski protein, koji se sastoji od linearnog proinzulina i fragmenta proteina Staphylococcus aureus A vezanog na njegov N-kraj.

Uzgoj zasićene biomase stanica rekombinantnog soja osigurava početak proizvodnje hibridnog proteina, izolaciju i sekvencijalnu transformaciju čije cjevčice dovodi do inzulina.

Mogući je i drugi način: u bakterijskom ekspresijskom sustavu ispostavi se fuzijski rekombinantni protein koji se sastoji od humanog proinzulina i polihistidinskog repa koji je povezan s metioninskim ostatkom. Izolira se kelatnom kromatografijom na Ni-agaroznim kolonama iz inkluzijskih tijela i digestira s cijanogen bromidom.

Izolirani protein je S-sulfoniran. Kartiranje i masena spektrometrijska analiza dobivenog proinzulina, pročišćenog kromatografijom ionske izmjene na anionskom izmjenjivaču i RP (reverzna faza) HPLC (tekućinska kromatografija visoke djelotvornosti), pokazuje prisutnost disulfidnih mostova koji odgovaraju disulfidnim mostovima prirodnog humanog proinzulina.

Nedavno je posebna pozornost posvećena pojednostavljenju postupka proizvodnje rekombinantnog inzulina metodama genetskog inženjeringa. Na primjer, moguće je dobiti fuzijski protein koji se sastoji od vodećeg peptida interleukina 2 vezanog na N-kraj proinzulina preko lizinskog ostatka. Protein se učinkovito eksprimira i lokalizira u inkluzijskim tijelima. Nakon izolacije, protein se cijepa s tripsinom da se dobije inzulin i C-peptid.

Dobiveni inzulin i C-peptid su pročišćeni pomoću RP HPLC. Pri stvaranju fuzijskih struktura, omjer mase nosača proteina prema ciljnom polipeptidu je vrlo značajan. C-peptidi su povezani principom-glavom-repom koristeći aminokiselinske razmaknice koje nose Sfi I restrikcijsko mjesto i dva argininska ostatka na početku i na kraju razmaknice za daljnje cijepanje proteina s tripsinom. Produkti HPLC cijepanja pokazuju da je cijepanje C-peptida kvantitativno, i to omogućuje korištenje metode multimernih sintetskih gena za dobivanje ciljanih polipeptida u industrijskom mjerilu.

zaključak

Šećerna bolest je kronična bolest uzrokovana apsolutnim ili relativnim nedostatkom inzulina. Karakterizira ga duboki metabolički poremećaj ugljikohidrata s hiperglikemijom i glukozurijom, kao i drugi metabolički poremećaji kao posljedica izloženosti brojnim genetskim i vanjskim čimbenicima.

Inzulin do danas služi kao radikalan, au većini slučajeva jedini način za održavanje života i invaliditeta osoba s dijabetesom. Prije primanja i uvođenja inzulina u kliniku 1922-1923. Pacijenti s tipom dijabetesa milius čekali su na smrtni ishod jednu do dvije godine od početka bolesti, unatoč primjeni najteže prehrane. Bolesnici s dijabetesom tipa I trebaju cjeloživotnu zamjensku terapiju inzulinom. Prestanak zbog različitih razloga za redovito uvođenje inzulina dovodi do brzog razvoja komplikacija i neposredne smrti pacijenta.

Trenutno, dijabetes u smislu prevalencije nalazi se na 3. mjestu nakon kardiovaskularnih i onkoloških bolesti. Prema Svjetskoj zdravstvenoj organizaciji, prevalencija dijabetesa među odraslom populacijom u većini regija svijeta je 2-5% i postoji tendencija povećanja broja pacijenata gotovo dva puta svakih 15 godina. Unatoč očiglednom napretku u području zdravstvene skrbi, broj bolesnika ovisnih o inzulinu raste svake godine, au sadašnje vrijeme samo u Rusiji ima oko 2 milijuna ljudi.

Stvaranje lijekova domaćeg genetskog inzulina otvara nove mogućnosti za rješavanje mnogih problema dijabetologije u Rusiji kako bi spasili živote milijuna ljudi oboljelih od dijabetesa.

1. Biotehnologija: udžbenik za sveučilišta / ur. NS Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Visoka škola, 1987, str. 15-25.

2. Genetski modificirani humani inzulin. Poboljšanje učinkovitosti kromatografskog razdvajanja primjenom principa bifunkcionalnosti. Romanchikov, A.B., Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997, 23, br

3. Egorov N.S., Samuilov V. D. Suvremene metode stvaranja industrijskih sojeva mikroorganizama // Biotehnologija. Vol. 2. M: Visoka škola, 1988. 208 str.

4. Imobilizacija tripsina i karboksipeptidaze B na modificiranim silikatima i njihova upotreba u pretvaranju rekombinantnog humanog proinzulina u inzulin. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Kemijski lijekovi. J., 1995 - 29, br. 1, str. 61 - 64.

5. Osnove farmaceutske biotehnologije: vodič za istraživanje / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-na-Donu: Phoenix; Tomsk: Izdavačka kuća NTL, 2006.

6. Sinteza fragmenata inzulina i proučavanje njihovih fizikalno-kemijskih i imunoloških svojstava. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997–23, br. 12, str. 953–960

Povijest inzulina

Povijest stvaranja inzulina;

Zanimljivosti o otkriću inzulina

studija

sinteza

premija

Proizvodnja lijekova

skladištenje

Povijest inzulina koji je izumio inzulin

Početak istraživanja...

Otkriće inzulina

Povijest inzulina. Pogledajte prošlost

Preduvjeti za stvaranje inzulina

Ideja Fredericka Bantinga

Klinička ispitivanja

Nobelova nagrada

Povijest otkrića inzulina

Inzulin kao peptidni hormon proizveden u beta stanicama Langerhansovih otočića gušterače. Osiguravanje propusnosti staničnih membrana za molekule glukoze kao glavne funkcije. Razvrstavanje pripravaka inzulina i njegovo primanje.

Pošaljite svoje dobro djelo u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac.

uvod

Povijest otkrića inzulina

Vrste inzulina

Proizvodnja inzulina

zaključak

Pročitajte Više O Dijabetesu

Simptomi Dijabetesa

Glikemijski Indeks