Waar insuline van gemaakt is voor diabetici: moderne productie- en productiemethoden. Insuline: wat is het en welke soorten zijn er? Bacteriële productie van humane insuline voor medicinale doeleinden

Opmerkingen: 0

Opmerkingen:

Insuline is een stof die wordt aangemaakt in de alvleesklier ("eilandjes van Langerhans"). Dit hormoon is van cruciaal belang bij het metabolisme van bijna alle weefsels van het lichaam, omdat het zorgt voor de openheid van celmembranen voor glucosecomponenten. Totdat de productie van insuline synthetisch was ontwikkeld, waren veel patiënten met diabetes mellitus gedoemd tot de dood, aangezien glucose wordt gebruikt om allerlei moleculen te produceren die koolstof bevatten, en het is de enige energiebron voor mitochondriën. Bij afwezigheid van insuline passeert het celmembraan een kleine hoeveelheid glucose, wat leidt tot celdood door gebrek aan voeding.

Absolute en relatieve insulinedeficiëntie

Diabetes, zoals we weten, is van twee soorten. Het eerste type treedt op wanneer een persoon vernietiging heeft in de bètacellen van de bovengenoemde "eilandjes van Langerhans". Dit is een absoluut gebrek aan insuline. Diabetes van het tweede type ontwikkelt zich met een relatief insulinetekort - het onjuiste effect van insuline op een bepaald type weefsel. De Russische arts I.M. Sobolev in het midden van de 19e eeuw. Iets later stelde P. Langerhans vast dat er enkele speciale gebieden in de klier zijn, en O. Minkovsky en D. Mehring legden een verband tussen deze "eilandjes" en de bloedsuikerspiegel in de loop van experimenten op honden. Het duurde ongeveer 20 jaar om uit de "eilandjes van Langerhans" te halen wat ze produceren en pogingen om de verkregen stoffen in de vorm van waterige oplossingen aan dezelfde honden te introduceren. Het moet gezegd worden dat experimenten met het genezen van diabetische aandoeningen bij viervoeters in 1916 met succes werden bekroond, maar hun ontwikkeling werd onderbroken door de Eerste Wereldoorlog (werken van N. Paulescu).

Tijdens de experimenten van F. Banting op honden werden de dieren geopereerd aan de alvleesklier op zo'n manier dat het grootste deel degenereerde, waardoor alleen gebieden met Langerhans-cellen overbleven. Na een reeks experimenten besloot Banting voor de bereiding van extracten de embryonale alvleesklier van een kalf te nemen, die nog geen spijsverteringsklieren bevatte, en de resulterende stof werd getest op de 14-jarige L. Thompson, die een ernstige allergische reactie door nevencomponenten. D. Collip nam de taak op zich om onzuiverheden te verwijderen, waardoor de eerste insuline werd geïsoleerd, waardoor een tienjarige jongen uit coma terugkeerde. Evenzo wordt insuline tegenwoordig in sommige landen verkregen uit de pancreas van runderen (runderen) of varkens. Uit 1 kg van de stof kan 0,1 g insuline worden geëxtraheerd.

Technologieën van de vorige eeuw

Voor de productie worden gemalen (vaak bevroren) grondstoffen onderworpen aan zuur-alcoholextractie (tweetrapsbehandeling met aangezuurde ethylalcohol), waarna de resultaten van de chemische reactie worden geneutraliseerd en onderworpen aan een uitzoutingsprocedure - isolatie van de oplossing door een andere stof toe te voegen, vaker zinkzouten. De oplossing wordt gekristalliseerd en gedroogd. Het extract na dergelijke manipulaties bevat ongeveer 90% insuline. De overige aandelen worden ingenomen door aanvullende stoffen:

• pancreas-polypeptide;
• glucagon;
• proinsuline;
• somatostatine.

Deze elementen maken het resulterende medicijn immunogeen, dat wil zeggen dat het menselijk lichaam antilichamen produceert die allergische reacties veroorzaken. De immunogeniciteit van het medicijn is voornamelijk gebaseerd op pro-insuline, dat een voorloper is van insuline zelf en een extra molecuul (C-peptide) bevat dat verschillende modificaties heeft in verschillende levende wezens.

Daarom werd de resulterende stof onderworpen aan herhaalde verwerking in de vorm van oplossen en herkristalliseren, waardoor het insulinegehalte tot meer dan 90% kon worden verhoogd (standaardgraad van zuivering). Het moet gezegd dat het medicijn dat wordt verkregen uit de pancreas van hoefdieren minder geschikt is voor mensen dan insuline dat wordt gewonnen uit de darmen van een varken. Insuline zelf bestaat uit 51 aminozuren, waarvan er 3 niet samenvallen bij mensen en hoefdieren (aangenomen wordt dat het vegetarische dieet van stieren van invloed is), maar bij mensen en eerder in een omnivoor varken is er slechts één aminozuur. Daarom wordt runderinsuline (en zijn mengsels met varkensvlees) niet voorgeschreven aan patiënten met diabetes mellitus in de vroege stadia van de ziekte, aan zwangere vrouwen en voor kortdurende therapie (bijvoorbeeld postoperatief). Het kan een breed scala aan nevenreacties veroorzaken, waaronder veranderingen in het onderhuidse vetweefsel op de injectieplaatsen.

Monocomponent-insuline

Na de ontdekking van insuline stonden artsen en wetenschappers voor de vraag om de mate van zuivering ervan te verhogen om de allergische reacties van patiënten te verminderen. Om dit te doen, wordt het bovenstaande extract van een standaardgraad van zuivering naar chromatografie gestuurd (meestal vloeibaar), waarbij monopiek-insuline wordt gevormd op de wanden van het apparaat (inclusief monodesamine-monoagregin- en mono-ethylinsulines). Als de verkregen stof meerdere keren aan chromatografie wordt onderworpen, wordt een monocomponent-insuline verkregen, die aanzienlijk minder bijwerkingen geeft en ook een hoge activiteit heeft. Deze insulines worden meestal aangeduid met "MC" op de injectieflacon.

Hoe wordt insuline verkregen in de 21e eeuw? De bovenstaande semi-synthetische methode, wanneer de grondstof vele zuiveringsstadia doorloopt, is nog niet achterhaald. Nadeel hierbij is de afhankelijkheid van aanvoer vanuit de veehouderij. Twee andere manieren - een volledige chemische cyclus of productie uit menselijke alvleesklier - zijn niet mogelijk vanwege oneconomisch en onethisch gebruik van menselijk weefsel. Daarom hebben westerse bedrijven (Hoechst, Novo Nordisk, Eli Lilly, Aventis) sinds het einde van de 20e eeuw biosynthetische technologie op basis van genetische manipulatie onder de knie en gepatenteerd.

De rol van E. coli en gist bij de aanmaak van insuline

De beschrijving van het proces van het verkrijgen van insuline door biologische synthese ziet er ruwweg als volgt uit: het geïsoleerde humane insulinegenoom wordt ingevoegd in het genoom van Escherichia coli, dat snel pro-insuline synthetiseert, waaruit het C-peptide-enzym vervolgens wordt afgesplitst (technologie van Eli Lilly). Novo Nordisk maakt het hormoon op een iets andere manier aan. Hier creëerden ze een kunstmatig gen voor minipro-insuline, dat een C-peptide "staart" heeft. Het is aanzienlijk korter dan de insuline die nodig is voor het medicijn. Het gen wordt in een bakkersgistcel geplaatst, die zich deelt om de benodigde hoeveelheden grondstoffen te genereren. Daarna wordt een mini C-peptide uit het resulterende materiaal verwijderd en wordt een stof met een hoge mate van zuivering verkregen, identiek aan humane insuline.

Corporation "Aventis" is gebaseerd op het gen van makaak, waarin insuline samenvalt met humane insuline. Met behulp van template-ribonucleïnezuur wordt DNA-klonering van dit gen verkregen en in E. coli-cellen geïnsereerd. De belangrijkste taak van productiebedrijven is de volledige zuivering van het eindproduct van onzuiverheden in de vorm van sporen van de activiteit van micro-organismen en de overblijfselen van de organismen zelf. Dankzij moderne controlemethoden in de productie kan dit zo effectief worden gedaan dat biosynthetische insuline bijna identiek is in de belangrijkste leveranciers ter wereld.

De werkingsperiode van de medicijnen

Bij het aanbreken van zijn verschijning had insuline een vrij korte werkingsduur (het begon binnen 15-40 minuten te werken, maar "werkte" niet meer dan 1,5-4 uur), wat leidde tot de noodzaak van het creëren van langdurige- medicijnen vrijgeven. Hun chemische samenstelling omvat protamine (eiwit, gewonnen uit vismelk, heeft een alkalische reactie), fosfaatbuffer (behoudt een neutrale pH-waarde) en zink, evenals fenol (creazone) om het kristallisatieproces te verzekeren. Het resultaat van deze toevoegingen is NPH-insuline.

Nadat wetenschappers ontdekten dat de toevoeging van kleine hoeveelheden zink in omstandigheden met een neutrale pH de periode verlengt, werd insuline-zinksuspensie (ISS) uitgevonden, waarvan de eerste doseringsvorm insuline Lente was. Hij en zijn daaropvolgende analogen maakten het mogelijk om een ​​therapeutisch effect te verkrijgen in 6-8 uur voor middellangwerkende insuline en in 8-10 uur voor langwerkende insuline. Er moet echter aan worden herinnerd dat middellang- en langwerkende insuline na 2 en 4 uur begint te "werken" en respectievelijk 6-8 en 8-10 uur werkt.

Daarom moet elke patiënt met diabetes een individueel 24-uurs insulineregime krijgen.

Insuline als eindproduct bevat ook conserveermiddelen en ontsmettingsmiddelen. Dit zijn creson en fenol (als dat zo is, dan ruikt het medicijn onaangenaam), methylparaben, zinkionen. Elke doseringsvorm bevat zijn eigen desinfecterende component. Fenol wordt bijvoorbeeld niet toegevoegd aan ISC, omdat het de fysieke eigenschappen van insuline verandert (methylparabenzoaat wordt gebruikt in ISC). Bovendien bevatten de preparaten ingrediënten die insuline bufferen en omzetten in een kristallijne toestand. Voor ISC is dit NaCl, voor andere doseringsvormen - fosfaten. Patiënten kunnen insuline in verschillende vormen krijgen, waaronder een aerosol, oplossing of suspensie. Het geneesmiddel kan neutraal of zuur zijn. Standaard afgifteconcentraties zijn: 500 eenheden/ml, 250, 100, 80 en 40.

Bedankt voor uw feedback.

Opmerkingen (1)

Megan92 () 2 weken geleden

Is het iemand gelukt om diabetes mellitus volledig te genezen?Ze zeggen dat het onmogelijk is om volledig te genezen ...

Daria () 2 weken geleden

Ik dacht ook dat het onmogelijk was, maar na het lezen van dit artikel ben ik deze "ongeneeslijke" ziekte al lang vergeten.

Megan92 () 13 dagen geleden

Daria () 12 dagen geleden

Megan92, dus ik schreef in mijn eerste opmerking) ik zal dupliceren voor het geval - link naar artikel.

Sonya 10 dagen geleden

En dit is geen scheiding? Waarom verkopen ze op internet?

Yulek26 (Tver) 10 dagen geleden

Sonya, in welk land woon je? Ze verkopen op internet, omdat winkels en apotheken hun marginale winst bepalen. Daarnaast wordt er pas betaald na ontvangst, dat wil zeggen eerst gekeken, gecontroleerd en pas daarna betaald. En nu wordt alles op internet verkocht - van kleding tot tv's en meubels.

Redactionele reactie 10 dagen geleden

Sonja, hallo. Dit medicijn voor de behandeling van diabetes mellitus-verslaving wordt niet echt verkocht via de apotheekketen om te hoge prijzen te voorkomen. Tot op heden kunt u alleen bestellen op officiële website... Wees gezond!

Sonya 10 dagen geleden

Excuses, ik had eerst de informatie over rembours niet opgemerkt. Dan is alles zeker in orde als de betaling bij ontvangst is.

Insuline is het belangrijkste medicijn dat wordt gebruikt voor de behandeling van type 1-diabetes. Soms wordt het ook gebruikt om de toestand van de patiënt te stabiliseren en zijn welzijn bij het tweede type ziekte te verbeteren. Deze stof is van nature een hormoon dat in kleine doses de koolhydraatstofwisseling kan beïnvloeden.

Normaal gesproken maakt de alvleesklier voldoende insuline aan om de fysiologische bloedsuikerspiegel op peil te houden. Maar bij ernstige endocriene aandoeningen zijn insuline-injecties vaak de enige kans om de patiënt te helpen. Helaas kan het niet oraal worden ingenomen (in de vorm van tabletten), omdat het volledig wordt vernietigd in het spijsverteringskanaal en zijn biologische waarde verliest.

Opties voor het verkrijgen van insuline voor gebruik in de medische praktijk

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

Preparaten verkregen uit grondstoffen van dierlijke oorsprong

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

Insuline geproduceerd in het lichaam van het varken verschilt in aminozuursamenstelling van humane insuline met 1 aminozuur en runderinsuline met 3.

Aan het begin en het midden van de 20e eeuw, toen soortgelijke medicijnen nog niet bestonden, werd zelfs dergelijke insuline een doorbraak in de geneeskunde en maakte het mogelijk om de behandeling van diabetici naar een nieuw niveau te tillen. De hormonen die door deze methode worden geproduceerd, verlaagden de bloedsuikerspiegel, hoewel ze vaak bijwerkingen en allergieën veroorzaakten. Verschillen in de samenstelling van aminozuren en onzuiverheden in het medicijn beïnvloedden de toestand van patiënten, vooral in meer kwetsbare categorieën 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), die onmogelijk te verwijderen was in deze variant van het medicijn.

Tegenwoordig zijn er verbeterde varkensinsulines die deze nadelen niet hebben. Ze worden verkregen uit de alvleesklier van een varken, maar zijn daarna vatbaar voor aanvullende verwerking en zuivering. Ze zijn multicomponent en bevatten hulpstoffen.

Gemodificeerde varkensinsuline verschilt praktisch niet van het menselijke hormoon, dus het wordt nog steeds in de praktijk gebruikt.

Dergelijke medicijnen worden door patiënten veel beter verdragen en veroorzaken praktisch geen nevenreacties, ze onderdrukken het immuunsysteem niet en verlagen de bloedsuikerspiegel effectief. Runderinsuline wordt momenteel niet in de geneeskunde gebruikt, omdat het door zijn vreemde structuur een negatief effect heeft op het immuunsysteem en andere systemen van het menselijk lichaam.

Genetisch gemanipuleerde insuline

Humane insuline, die wordt gebruikt voor diabetici, wordt op twee manieren industrieel geproduceerd:

• door enzymatische behandeling van varkensinsuline;
• met behulp van genetisch gemodificeerde stammen van Escherichia coli of gist.

Door een fysisch-chemische verandering worden varkensinsulinemoleculen onder invloed van speciale enzymen identiek aan humane insuline. De aminozuursamenstelling van het resulterende medicijn verschilt niet van de samenstelling van het natuurlijke hormoon dat in het menselijk lichaam wordt geproduceerd. Tijdens het productieproces wordt het medicijn sterk gezuiverd, 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 worden biotechnologisch zodanig veranderd dat ze zelf insuline kunnen aanmaken.

Naast de aanmaak van insuline zelf, speelt de zuivering ervan een belangrijke rol. Om ervoor te zorgen dat het medicijn geen allergische en ontstekingsreacties veroorzaakt, is het in elke fase noodzakelijk om de zuiverheid van de stammen van micro-organismen en alle oplossingen te controleren, evenals de gebruikte ingrediënten.

Er zijn 2 methoden voor vergelijkbare insulineproductie. De eerste is gebaseerd op het gebruik van twee verschillende stammen (soorten) van een enkel micro-organisme. Elk van hen synthetiseert slechts één keten van het hormoon-DNA-molecuul (er zijn er twee en ze zijn spiraalvormig in elkaar gedraaid). Vervolgens worden deze ketens met elkaar 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 een geneesmiddel met behulp van E. coli of gist is gebaseerd op het feit dat de microbe eerst inactieve insuline produceert (dat wil zeggen zijn voorloper, pro-insuline). Vervolgens wordt deze vorm met behulp van enzymatische behandeling geactiveerd en in de geneeskunde gebruikt.

Personeel dat toegang heeft tot bepaalde productieruimten dient altijd steriele beschermende kleding te dragen, zodat contact van het geneesmiddel met lichaamsvloeistoffen is uitgesloten.

Al deze processen zijn meestal geautomatiseerd, lucht en alle contactoppervlakken met ampullen en flacons zijn steriel en de lijnen met apparatuur zijn hermetisch afgesloten.

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

De productie van moderne insulinepreparaten is een complex technologisch proces dat zorgt voor automatisering en minimale menselijke tussenkomst.

Extra componenten

De productie van insuline zonder hulpstoffen in de moderne wereld is bijna onmogelijk voor te stellen, omdat ze u in staat stellen de chemische eigenschappen te verbeteren, de werkingsduur te verlengen en een hoge mate van zuiverheid te bereiken.

Volgens hun eigenschappen kunnen alle aanvullende ingrediënten worden onderverdeeld in de volgende klassen:

• prolongers (stoffen die worden gebruikt om een ​​geneesmiddel met een langere werkingsduur te verkrijgen);
• desinfecterende componenten;
• stabilisatoren, waardoor de optimale zuurgraad in de medicijnoplossing wordt gehandhaafd.

Verlenging van additieven

Er zijn langwerkende insulines, waarvan de biologische activiteit 8 - 42 uur aanhoudt (afhankelijk van de groep van het medicijn). Dit effect wordt bereikt door de toevoeging van speciale stoffen - verlengingen aan de injectie-oplossing. Meestal wordt voor dit doel een van deze verbindingen gebruikt:

• eiwitten;
• zinkchloridezouten.

Eiwitten die de werking van het medicijn verlengen, zijn grondig geraffineerd en zijn laag-allergeen (bv. protamine). Zinkzouten hebben ook geen nadelige invloed op de insulineactiviteit of het menselijk welzijn.

Antimicrobiële ingrediënten

Ontsmettingsmiddelen in de samenstelling van insuline zijn noodzakelijk zodat de microbiële flora zich tijdens opslag en gebruik niet vermenigvuldigt. Deze stoffen zijn conserveermiddelen en zorgen voor het behoud van de biologische activiteit van het medicijn. Als de patiënt het hormoon bovendien alleen uit één fles in zichzelf injecteert, kan het medicijn voor meerdere dagen voldoende voor hem zijn. Vanwege de hoogwaardige antibacteriële componenten hoeft hij het ongebruikte medicijn niet weg te gooien vanwege de theoretische mogelijkheid van microbiële reproductie in oplossing.

De volgende stoffen kunnen worden gebruikt als ontsmettingsmiddelen bij de aanmaak van insuline:

• metacresol;
• fenol;
• parabenen.

Als de oplossing zinkionen bevat, fungeren ze ook als een extra conserveermiddel vanwege hun antimicrobiële eigenschappen.

Voor de aanmaak van elk type insuline zijn bepaalde desinfectiemiddelen geschikt. Hun interactie met het hormoon moet worden onderzocht in het stadium van preklinische onderzoeken, omdat het conserveermiddel de biologische activiteit van insuline niet mag verstoren of de eigenschappen ervan op een andere manier negatief mag beïnvloeden.

Door het gebruik van conserveermiddelen kan het hormoon in de meeste gevallen onder de huid worden geïnjecteerd zonder het voor te behandelen met alcohol of andere antiseptica (de fabrikant vermeldt dit meestal in de instructies). Dit vereenvoudigt de toediening van het medicijn en vermindert het aantal voorbereidende manipulaties 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 bepaald niveau te houden. Het behoud van het medicijn, de activiteit en de stabiliteit van chemische eigenschappen zijn afhankelijk van de zuurgraad. Fosfaten worden voor dit doel vaak gebruikt bij de vervaardiging van injecteerbaar hormoon voor diabetespatiënten.

Voor insulines met zink zijn oplossingsstabilisatoren niet altijd nodig, omdat metaalionen helpen om de noodzakelijke balans te behouden. Als ze nog steeds worden gebruikt, worden in plaats van fosfaten andere chemische verbindingen gebruikt, omdat de combinatie van deze stoffen leidt tot neerslag en de ongeschiktheid van het medicijn. Een belangrijke eigenschap van alle stabilisatoren is de veiligheid en het onvermogen om met insuline te reageren.

De selectie van injecteerbare geneesmiddelen voor diabetes voor elke individuele patiënt moet worden uitgevoerd door een competente endocrinoloog. De taak van insuline is niet alleen om de bloedsuikerspiegel normaal te houden, maar ook om andere organen en systemen niet te beschadigen. Het medicijn moet chemisch neutraal, allergeenarm en bij voorkeur betaalbaar zijn. Het is ook heel handig als de geselecteerde insuline voor de duur van de werking kan worden gemengd met andere versies ervan.

Laatst bijgewerkt: 18 april 2018

Insuline is een peptidehormoon dat door β-cellen wordt uitgescheiden. Langengars.

Bestaat uit twee peptideketens: A-keten - van 21 aminozuurresten. B-keten bevat 30 aminozuurresten

De twee ketens zijn verbonden door bisulfide-S-S-bindingen die zorgen voor de ruimtelijke structuur van het insuline-eiwit.

Wanneer insuline wordt gesynthetiseerd in de pancreas, wordt eerst de insulineprecursor, pro-insuline, gevormd.

Proinsuline bestaat uit een A-keten, een B-keten en een C-peptide van 35 aminozuurresiduen.

C-peptide wordt gesplitst door carboxypeptidase en trypsine en pro-insuline wordt omgezet in actieve insuline.

Voordat recombinante insuline werd toegediend, werd het medicijn verkregen uit de pancreas van varkens en runderen

Insuline was het eerste recombinante geneesmiddel dat in 1982 op industriële schaal werd geproduceerd. Zoals u weet, wordt insuline veel gebruikt bij de behandeling van insulineafhankelijke diabetes mellitus.

Het insulinemolecuul bestaat uit twee ketens A-keten - 21 aminozuren en B-keten - 30 aminozuren. Het molecuul wordt gestabiliseerd door drie disulfidebindingen, die essentieel zijn voor de goede werking ervan. Bij mens en dier wordt pro-insuline gesynthetiseerd, waarbij A- en B-ketens zijn verbonden door een C-peptide. Na synthese wordt het C-peptide gesplitst door proteolytische enzymen om insuline te vormen.

Voorafgaand aan het verkrijgen van recombinant insuline, werd het preparaat verkregen uit de pancreas van varkens en runderen. Deze methode om insuline te produceren had echter een aantal nadelen:

1) gebrek aan vee;

2) de complexiteit van opslag en transport van grondstoffen;

3) moeilijkheden bij de isolatie en zuivering van het hormoon;

4) de mogelijkheid om allergische reacties te ontwikkelen.

Dit alles maakte het noodzakelijk om naar alternatieve bronnen te zoeken om het medicijn te verkrijgen. Tot nu toe is de enige optie voor een dergelijke productie microbiologische synthese met behulp van recombinante micro-organismen.

Momenteel wordt humane insuline hoofdzakelijk op twee manieren verkregen:

1) modificatie van varkensinsuline door de synthetisch-enzymatische methode;

De methode is gebaseerd op het feit dat varkensinsuline verschilt van humane insuline door één substitutie aan het C-uiteinde van de Ala30Thr B-keten. De vervanging van alanine door threonine wordt uitgevoerd door enzym-gekatalyseerde splitsing van alanine en de toevoeging van een carboxyl-beschermde threoninerest, die in grote overmaat in het reactiemengsel aanwezig is, in plaats daarvan. Na splitsing van de beschermende O-tert-butylgroep wordt humane insuline verkregen.

2) genetisch gemanipuleerd;

Er zijn twee belangrijke benaderingen voor het verkrijgen van genetisch gemanipuleerde humane insuline. In het eerste geval (2.1) wordt de afzonderlijke productie van beide ketens uitgevoerd (verschillende producerende stammen), gevolgd door vouwing van het molecuul (vorming van disulfidebruggen) en scheiding van isovormen. In de tweede (2.2) - verkrijgen in de vorm van een voorloper (proinsuline), gevolgd door enzymatische splitsing met trypsine en carboxypeptidase B tot de actieve vorm van het hormoon.

De meeste voorkeur gaat momenteel uit naar de productie van insuline in de vorm van een voorloper, die zorgt voor de juiste sluiting van de disulfidebruggen (in het geval van gescheiden productie van ketens worden opeenvolgende cycli van denaturatie, scheiding van isovormen en renaturatie uitgevoerd) .

Methode 2.1. Afzonderlijke synthese van A- en B-ketens met de daaropvolgende conclusie van disulfidebindingen daartussen.

1. Door chemische synthese worden nucleotidesequenties gecreëerd die coderen voor de vorming van A- en B-ketens (creatie van synthetische genen).

2. Elk van de synthetische genen wordt in plasmiden geïntroduceerd (de gensynthetiserende keten A wordt in één plasmide ingebracht, de gensynthetiserende keten B wordt in het andere plasmide ingebracht).

3. Voer het gen in dat codeert voor de vorming van het enzym betagalactosidase. Dit gen is in elk plasmide opgenomen om actieve replicatie van de plasmiden te bereiken.

4. Plasmiden worden in de E. coli-cel gebracht en twee culturen van de producent worden verkregen, één cultuur synthetiseert de A-keten, de tweede - de B-keten.

5. Plaats twee culturen in de vergister. Galactose wordt aan het medium toegevoegd, wat de vorming van het enzym betagalactosidase induceert. In dit geval worden plasmiden actief gerepliceerd, waardoor veel kopieën van plasmiden worden gevormd en daarom veel genen die A- en B-ketens synthetiseren.

6. Cellen lyseren, geven A- en B-ketens vrij, die geassocieerd zijn met beta-galactosidase. Dit alles wordt behandeld met cyanogeenbromide en de A- en B-ketens worden afgesplitst van betagalactosidase. Voer vervolgens verdere zuivering en isolatie van de A- en B-ketens uit.

7. Oxideer cysteïneresten, bind en verkrijg insuline.

De nadelen van deze methode: het is noodzakelijk om twee afzonderlijke producerende stammen te verkrijgen, twee fermentatie-, twee isolatie- en zuiveringsprocedures uit te voeren, en het belangrijkste is dat het moeilijk is om de juiste sluiting van disulfidebindingen te verzekeren, dat wil zeggen om actieve insuline te verkrijgen .

Methode 2.2. Synthese van proinsuline gevolgd door splitsing van C-peptide. In dit geval zorgt de pro-insulineconformatie voor de juiste sluiting van disulfidebindingen, wat de tweede methode van microbiologische synthese veelbelovender maakt.

Synthese per methode

In 1975 stelde W. Gilbert het volgende schema voor de synthese van insuline voor:

Van de tumorcellen werd ik opgeblazen. de klier scheidt insuline-mRNA af.

Met behulp van reverse transcriptase-mRNA wordt cDNA verkregen.

Het verkregen cDNA wordt in het plasmide pBR322 van E. coli in het midden van het penicillinidase-gen geïnsereerd.

Het recombinante plasmide bevat informatie over de structuur van proinsuline.

Als resultaat van translatie van mRNA in cellen wordt een fusie-eiwit gesynthetiseerd dat de sequenties van penicillinidase en proinsuline bevat.

Proinsuline werd van dit eiwit gesplitst door trypsine.

Insuline komt vrij uit pro-insuline.

De moderne biotechnologische productie van insuline is een complex proces dat gebaseerd is op de genetische modificatie van micro-organismen. Deze methode is relatief nieuw en in de jaren tachtig van de vorige eeuw in productie genomen. Met zijn hulp wordt een medicijn verkregen dat volledig overeenkomt met wat in het menselijk lichaam wordt geproduceerd. Vandaar de naam "menselijke insuline".

Opgemerkt moet worden dat deze term "menselijke insuline" soms enigszins onjuiste reacties en veronderstellingen veroorzaakt dat het medicijn uit het menselijk lichaam wordt verkregen. Het is om deze reden dat de vraag zo vaak wordt gesteld: "Hoe wordt insuline geproduceerd?" - en waar komt zo'n definitie vandaan.

Inderdaad, tot voor kort was de technologie voor het produceren van insuline totaal anders. Het werd verwijderd uit het lichaam van varkens of runderen en werd dienovereenkomstig genoemd, bijvoorbeeld varkensvlees of rund. Deze productietechnologie is echter verouderd en heeft een aantal ernstige nadelen, waaronder de onmogelijkheid om een ​​zuivere stof te verkrijgen zonder onzuiverheden van pro-insuline, die verschillende allergische reacties en de productie van antilichamen bij de mens veroorzaakt.

Bovendien zijn er door de constante toename van het aantal patiënten met diabetes mellitus niet genoeg dierlijke grondstoffen voor de productie van insuline, wat een nieuwe impuls werd voor het zoeken naar moderne nieuwe methoden om het kunstmatig te verkrijgen.

Tegenwoordig wordt een humaan of gerecombineerd geneesmiddel verkregen uit stammen van gist of E. coli. Deze stoffen zijn niet toevallig gekozen: tijdens hun groei in een voedingsbodem produceren ze een enorme hoeveelheid van het benodigde hormoon. Dit betekent dat het proces niet alleen technologisch van aard is, maar ook biologisch, omdat de benodigde stof wordt geproduceerd door levende organismen en vervolgens wordt getransformeerd in plaats van chemisch gesynthetiseerd.

Opgemerkt moet worden dat de wetenschap een moeilijke en moeilijke weg heeft afgelegd voordat een biotechnologische methode voor het verkrijgen van een geneesmiddel voor diabetici werd gevonden en in productie werd genomen. In de jaren zestig van de vorige eeuw is voor het eerst de exacte samenstelling van door mensen geproduceerde insuline vastgesteld. Het bleek dat zijn moleculen een andere aminozuursamenstelling hebben, anders dan het aminozuur van dierlijke oorsprong. Later werden er pogingen ondernomen om het ene aminozuur te vervangen door een ander, overigens behoorlijk succesvol, maar erg duur. Deze methode werd erkend als onrendabel en weinig belovend, niet alleen in ons land, maar ook in het buitenland.

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

De productie van humane insuline is gebaseerd op een methode van genetische manipulatie, waarbij een gen in het DNA-molecuul van gist wordt ingebracht, dat de productie bepaalt van een hormoon dat volledig lijkt op dat van de mens. Deze methode wordt veel gebruikt in alle ontwikkelde landen van de wereld en maakt het mogelijk om geneesmiddelen voor de behandeling van diabetes van uitstekende kwaliteit en in de vereiste hoeveelheid te verkrijgen.

In de nabije toekomst staat de eigen productie van insuline in Rusland gepland. De bouw van een werkplaats in de Oeral is al aan de gang. Op dit moment worden echter medicijnen voor de behandeling van patiënten met diabetes mellitus in het buitenland gekocht, waarvoor enorme bedragen uit de nationale begroting worden uitgegeven.

Opgemerkt moet worden dat de technologie van de productie ervan al experimenteel is getest in Rusland en dat uitstekende resultaten zijn verkregen. Onze, huishoudelijke medicijnen bleken effectiever en zuiverder. Het blijft alleen om het productieproces vast te stellen.

Recensies en opmerkingen

Laat een recensie of opmerking achter

Niet minder nuttig materiaal over het onderwerp:

Vrijgaveformulier

Insuline is een medicijn dat de mogelijkheid heeft om de glucosespiegels te verlagen wanneer het abnormaal is en om de opname van koolhydraten door het lichaam te reguleren. Het is onmisbaar bij de behandeling van diabetes en met een goed gekozen dosis en tijdig gestarte therapie kunnen zieke mensen een bevredigend leven leiden ...

Inktpatronen

Insuline in patronen is ontworpen om te worden geïnjecteerd met behulp van zogenaamde penspuiten die hun naam ontlenen aan hun oppervlakkige gelijkenis met een automatische vulpen. Met de spuitpen kunt u de hoeveelheid van het geïnjecteerde medicijn doseren, wat het leven van patiënten met diabetes aanzienlijk vereenvoudigt. Je hoeft niet...

In ampullen

Insuline is een hormoon uit de alvleesklier. Voor de productie van medicijnen op basis hiervan worden dierlijke organen gebruikt, evenals biotechnologie, die het mogelijk maakt om stoffen te verkrijgen die vergelijkbaar zijn met menselijke hormonen. Een kenmerkend kenmerk van insuline is de instabiliteit ervan voor de effecten van enzymen in het spijsverteringskanaal. Dit betekent dat insuline...

Pillen in plaats van insuline

Insuline is een hormoon. Het wordt geproduceerd in een gezonde alvleesklier. Diabetes treedt op wanneer de alvleesklier ziek is of gewoon niet goed presteert. Tot op heden is de behandeling van diabetes gebaseerd op de introductie in het lichaam van een ziek hormoon verkregen door kunstmatige ...

Wie heeft insuline uitgevonden?

In 1922 werd insuline ontdekt. Het was toen dat de jongen, die ernstig ziek was met diabetes, werd geïnjecteerd met een medicijn dat was verkregen uit de alvleesklier van een stier. Als gevolg hiervan was het niet alleen mogelijk om levens te redden, maar ook om de voortschrijdende ziekte te stoppen. De geschiedenis van insuline zelf is niet zonder wonderen geweest, ...

Insulineformule en structuur

De structuur van insuline is sinds de ontdekking van belang voor wetenschappers. Talloze experimenten in deze richting werden gestart door de ontdekkers Frederick Bunting en Charles Best. Tegelijkertijd probeerden wetenschappers de exacte chemische formule van het geïsoleerde hormoon vast te stellen, waardoor het chemisch zou kunnen worden gesynthetiseerd. Rennen ...

Insuline is een essentieel medicijn en heeft een revolutie teweeggebracht in het leven van veel mensen met diabetes.

In de hele geschiedenis van de geneeskunde en farmacie van de 20e eeuw kan misschien maar één groep geneesmiddelen van hetzelfde belang worden onderscheiden - dit zijn antibiotica. Ze kwamen, net als insuline, heel snel in de geneeskunde en hielpen veel levens te redden.

De Dag tegen Diabetes Mellitus wordt sinds 1991 elk jaar gevierd op initiatief van de Wereldgezondheidsorganisatie op de verjaardag van de Canadese fysioloog F. Bunting, die samen met J.J. McLeod het hormoon insuline ontdekte. Laten we eens kijken hoe dit hormoon wordt verkregen.

Hoe verschillen insulinepreparaten van elkaar?

1. Zuiveringsgraad.
2. De bron van ontvangst is varkensvlees, runder, humane insuline.
3. Extra componenten in de oplossing van het medicijn zijn conserveermiddelen, verlengers van de werking en andere.
4. Concentratie.
5. pH van de oplossing.
6. Mogelijkheid om kortwerkende en langwerkende medicijnen te mengen.

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

Jaarlijks worden wereldwijd ongeveer 6 miljard eenheden insuline geconsumeerd (1 eenheid is 42 g van een stof). Insulineproductie is zeer technologisch en wordt alleen uitgevoerd met industriële methoden.

Bronnen van insulineproductie

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

Varkensinsuline heeft nu een zeer hoge zuiveringsgraad, heeft een goed hypoglycemisch effect en er zijn praktisch geen allergische reacties op.

Preparaten voor humane insuline zijn volledig in overeenstemming met de chemische structuur van het menselijk hormoon. Ze worden meestal geproduceerd door biosynthese met behulp van genetisch gemanipuleerde technologieën.

Grote productiebedrijven gebruiken productietechnieken die ervoor zorgen dat hun producten aan alle kwaliteitsnormen voldoen. Er waren geen significante verschillen in de werking van monocomponent-insuline van mens en varken (dat wil zeggen sterk gezuiverd), in relatie tot het immuunsysteem is het verschil volgens veel onderzoeken minimaal.

Hulpcomponenten die worden gebruikt bij de productie van insuline

De injectieflacon met het medicijn bevat een oplossing die niet alleen het hormoon insuline zelf bevat, maar ook andere verbindingen. Elk van hen speelt een specifieke rol:

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

Verlenging van de werking van insuline

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

• protamine-insuline - protafan, insuman basaal, NPH, humuline N;
• zink-insulines - insuline-zink-suspensies mono-tard, tape, humuline-zink.

Protamine is een eiwit, maar allergische nevenreacties zijn zeer zeldzaam.

Om een ​​neutraal medium van de oplossing te maken, wordt er fosfaatbuffer aan toegevoegd. Er moet aan worden herinnerd dat het ten strengste verboden is om insulinebevattende fosfaten te combineren met insulinezinksuspensie (ICS), aangezien zinkfosfaat neerslaat en het effect van zinkinsuline op de meest onvoorspelbare manier wordt verkort.

Ontsmettingsmiddelen

Sommige verbindingen hebben een desinfecterend effect, dat volgens farmacologische en technologische criteria al in het preparaat zou moeten worden opgenomen. Deze omvatten cresol en fenol (die beide een specifieke geur hebben), evenals methylparabenzoaat (methylparaben), dat geen geur heeft.

De introductie van een van deze conserveermiddelen bepaalt de specifieke geur van sommige insulinepreparaten. Alle conserveermiddelen in de hoeveelheid waarin ze worden aangetroffen in insulinepreparaten hebben geen negatief effect.

De protamine-insulines bevatten gewoonlijk cresol of fenol. Fenol kan niet worden toegevoegd aan ICS-oplossingen, omdat het de fysieke eigenschappen van de hormoondeeltjes verandert. Deze medicijnen omvatten methylparaben. Ook hebben zinkionen in oplossing een antimicrobieel effect.

Dankzij een dergelijke meertraps antibacteriële bescherming met behulp van conserveermiddelen wordt de ontwikkeling van mogelijke complicaties voorkomen, die zouden kunnen worden veroorzaakt door bacteriële contaminatie bij herhaald inbrengen van de naald in de fles met de oplossing.

Door de aanwezigheid van een dergelijk afweermechanisme kan de patiënt dezelfde spuit gebruiken voor subcutane injecties van het medicijn gedurende 5 - 7 dagen (op voorwaarde dat hij slechts één spuit gebruikt). Bovendien maken conserveermiddelen het mogelijk om de huid vóór de injectie niet met alcohol te behandelen, maar ook weer alleen als de patiënt zichzelf injecteert met een injectiespuit met een dunne naald (insuline).

Kalibratie van insulinespuiten

Bij de eerste insulinepreparaten bevatte één ml oplossing slechts één eenheid van het hormoon. Later werd de concentratie verhoogd. De meeste insulinepreparaten in injectieflacons die in Rusland worden gebruikt, bevatten 40 eenheden insuline in 1 ml oplossing. De flacons zijn meestal gemarkeerd met het symbool U-40 of 40 U/ml.

Voor wijdverbreid gebruik zijn ze bedoeld, alleen voor dergelijke insuline, en hun kalibratie wordt uitgevoerd volgens het volgende principe: wanneer een oplossing van 0,5 ml wordt opgezogen met een spuit, verzamelt een persoon 20 eenheden, 0,35 ml komt overeen met 10 eenheden, en dus Aan.

Elke markering op de spuit is gelijk aan een bepaald volume en de patiënt weet al hoeveel eenheden dit volume bevat. De kalibratie van spuiten is dus een volumetrische kalibratie voor het gebruik van U-40-insuline. 4 eenheden insuline zitten in 0,1 ml, 6 eenheden - in 0,15 ml van het geneesmiddel, enzovoort tot 40 eenheden, wat overeenkomt met 1 ml oplossing.

In sommige landen wordt insuline gebruikt, waarvan 1 ml 100 eenheden (E-100) bevat. Voor dergelijke medicijnen zijn speciale insulinespuiten beschikbaar, die vergelijkbaar zijn met die hierboven zijn besproken, maar ze hebben een andere kalibratie.

Het houdt precies met deze concentratie rekening (deze is 2,5 keer hoger dan de norm). In dit geval blijft de insulinedosis voor de patiënt natuurlijk hetzelfde, omdat het voorziet in de behoefte van het lichaam aan een bepaalde 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 in een hoeveelheid die 2,5 keer minder is. Dat wil zeggen dat dezelfde 40 eenheden zich in 0,4 ml oplossing bevinden.

Helaas weten niet alle artsen en vooral degenen met diabetes mellitus hiervan. De eerste moeilijkheden begonnen toen een deel van de patiënten overstapte op het gebruik van insuline-injectoren (spuitpennen), die penvullingen (speciale patronen) gebruiken die insuline U-40 bevatten.

Als een oplossing met het label U-100 in een dergelijke spuit wordt getrokken, bijvoorbeeld tot aan de markering van 20 eenheden (dat wil zeggen 0,5 ml), dan zal dit volume maar liefst 50 eenheden van het geneesmiddel bevatten.

Elke keer dat een persoon gewone spuiten vult met U-100 insuline en naar de grenswaarden kijkt, trekt hij een dosis die 2,5 keer groter is dan de dosis die op dit niveau wordt weergegeven. Als noch de arts noch de patiënt deze fout tijdig opmerken, is er een grote kans op het ontwikkelen van ernstige hypoglykemie als gevolg van een constante overdosis van het medicijn, wat in de praktijk vaak voorkomt.

Aan de andere kant zijn er soms insulinespuiten die speciaal zijn gekalibreerd voor het U-100-preparaat. Als zo'n spuit per ongeluk wordt gevuld met de gebruikelijke U-40-oplossing, dan zal de dosis insuline in de spuit 2,5 keer minder zijn dan die is vermeld bij de overeenkomstige markering op de spuit.

Als gevolg hiervan is een schijnbaar onverklaarbare verhoging van de bloedglucose mogelijk. In feite is alles natuurlijk heel logisch - voor elke concentratie van het medicijn is het noodzakelijk om een ​​geschikte spuit te gebruiken.

In sommige landen, bijvoorbeeld in Zwitserland, werd zorgvuldig een plan uitgedacht volgens welke een competente overgang naar insulinepreparaten met het label U-100 werd uitgevoerd. Maar dit vereist nauw contact van alle belanghebbenden: artsen van vele specialismen, patiënten, verpleegkundigen van elke afdeling, apothekers, fabrikanten, autoriteiten.

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

Gecombineerd gebruik van kortwerkende en langwerkende insulines

In de moderne geneeskunde vindt de behandeling van diabetes mellitus, vooral het eerste type, meestal plaats met het gebruik van een combinatie van twee soorten insuline - kortwerkend en langdurig werkend.

Het zou voor patiënten veel handiger zijn als geneesmiddelen met verschillende werkingsduur in één injectiespuit zouden kunnen worden gecombineerd en gelijktijdig kunnen worden geïnjecteerd om dubbele punctie van de huid te voorkomen.

Veel artsen weten niet wat de mogelijkheid bepaalt om verschillende insulines te mengen. Dit is gebaseerd op de chemische en galenische (bepaald door de samenstelling) compatibiliteit van langwerkende en kortwerkende insulines.

Het is erg belangrijk dat wanneer de twee soorten geneesmiddelen worden gemengd, het snelle begin van de korte insulinewerking niet uitrekt of verdwijnt.

Het is bewezen dat een kortwerkend medicijn in één injectie gecombineerd kan worden met protamine-insuline, terwijl de start van de kortwerkende insuline niet vertraagd wordt, omdat oplosbare insuline niet bindt aan protamine.

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

Met betrekking tot zink-insulinepreparaten is al lang bekend dat insuline-zinksuspensie (kristallijn) niet kan worden gecombineerd met korte insuline, omdat het zich bindt aan een overmaat aan zinkionen en wordt omgezet in verlengde insuline, soms gedeeltelijk.

Sommige patiënten injecteren eerst een kortwerkend medicijn en veranderen vervolgens, zonder de naald onder de huid te verwijderen, enigszins van richting en injecteren er zink-insuline doorheen.

Er zijn nogal wat wetenschappelijke studies gedaan naar deze toedieningsmethode, dus het kan niet worden uitgesloten dat zich in sommige gevallen bij deze injectiemethode een complex van zink-insuline en een kortwerkend medicijn onder de huid kan vormen, wat leidt tot een verminderde opname van de laatste.

Daarom is het beter om korte insuline volledig gescheiden van zink-insuline te injecteren, om twee afzonderlijke injecties te doen in delen van de huid die minstens 1 cm uit elkaar liggen.Dit is niet handig, wat niet gezegd kan worden van de standaardmethode.

Gecombineerde insulines

Nu produceert de farmaceutische industrie combinatiepreparaten die kortwerkende insuline bevatten samen met protamine-insuline in een strikt gedefinieerd percentage. Deze medicijnen omvatten:

• mix,
• Aktrafan,
• insuman kam.

De meest effectieve combinaties zijn die waarbij de verhouding korte tot 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 constant dieet volgen en regelmatig aan lichaamsbeweging doen. Ze worden bijvoorbeeld vaak gebruikt door oudere type 2 diabetici.

Gecombineerde insulines zijn niet geschikt voor de implementatie van de zogenaamde "flexibele" insulinetherapie, wanneer het noodzakelijk wordt om de dosering van kortwerkende insuline constant te veranderen.

Dit moet bijvoorbeeld worden gedaan bij het veranderen van de hoeveelheid koolhydraten in voedsel, het verminderen of verhogen van fysieke activiteit, enz. Tegelijkertijd verandert de dosis basale insuline (langdurig) praktisch niet.