Din ce este făcută insulina pentru diabetici: metode moderne de producție și producție. Insulina: ce este și ce tipuri există? Producerea bacteriană de insulină umană în scopuri medicinale

Comentarii: 0

Comentarii:

Insulina este o substanță care este produsă în pancreas („insulele Langerhans”). Acest hormon are o importanță cheie în metabolismul aproape tuturor țesuturilor corpului, deoarece asigură deschiderea membranelor celulare pentru componentele glucozei. Până când producția de insulină nu a fost dezvoltată sintetic, mulți pacienți cu diabet zaharat au fost sortiți morții, deoarece glucoza este utilizată pentru a produce tot felul de molecule care conțin carbon și este singura sursă de energie pentru mitocondrii. În absența insulinei, membrana celulară trece o cantitate mică de glucoză, ceea ce duce la moartea celulelor din lipsa nutriției.

Deficitul de insulină absolut și relativ

După cum știm, diabetul este de două tipuri. Primul tip apare atunci când o persoană are distrugere în celulele beta ale „insulelor Langerhans” menționate anterior. Aceasta este o lipsă absolută de insulină. Diabetul de al doilea tip se dezvoltă cu deficit relativ de insulină - efectul incorect al insulinei asupra unui anumit tip de țesut. Medicul rus I.M. Sobolev la mijlocul secolului al XIX-lea. Ceva mai târziu, P. Langerhans a stabilit că există câteva zone speciale în glandă, iar O. Minkovsky și D. Mehring au stabilit o legătură între aceste „insulițe” și nivelul zahărului din sânge în cadrul experimentelor pe câini. A fost nevoie de aproximativ 20 de ani pentru a extrage din „insulele Langerhans” ceea ce produc și încearcă să introducă substanțele obținute sub formă de soluții apoase la aceiași câini. Trebuie spus că experimentele de vindecare a afecțiunilor diabetice la prieteni cu patru picioare au fost încununate de succes până în 1916, dar dezvoltarea lor a fost întreruptă de Primul Război Mondial (lucrări de N. Paulescu).

În cursul experimentelor lui F. Banting pe câini, animalele au fost operate pe pancreas în așa fel încât cea mai mare parte a degenerat, lăsând doar zone cu celule Langerhans. După o serie de experimente, Banting a decis să ia pentru prepararea extractelor pancreasul embrionar al unui vițel, care nu conținea încă glande digestive, iar substanța rezultată a fost testată pe L. Thompson, în vârstă de 14 ani, care a primit o reacție alergică datorată componentelor laterale. D. Collip s-a angajat să îndepărteze impuritățile, în urma cărora a fost izolată prima insulină, care a readus un băiat de zece ani dintr-o comă. În mod similar, insulina se obține astăzi în unele țări din pancreasul bovinelor (bovine) sau al porcilor. 0,1 g de insulină pot fi extrase din 1 kg de substanță.

Tehnologiile secolului trecut

Pentru producție, materiile prime zdrobite (adesea congelate) sunt supuse extracției acid-alcool (tratament în două etape cu alcool etilic acidificat), după care rezultatele reacției chimice sunt neutralizate și supuse unei proceduri de sărire - izolarea de soluție prin adăugarea unei alte substanțe, mai des săruri de zinc. Soluția este cristalizată și uscată. Extractul după astfel de manipulări conține aproximativ 90% insulină. Cotele rămase sunt ocupate de substanțe suplimentare:

• polipeptidă pancreatică;
• glucagon;
• proinsulină;
• somatostatină.

Aceste elemente fac medicamentul rezultat imunogen, adică corpul uman produce anticorpi, provocând reacții alergice. Imunogenitatea medicamentului se bazează în principal pe proinsulină, care este un precursor al insulinei în sine și conține o moleculă suplimentară (peptida C), care are modificări diferite în diferite ființe vii.

Prin urmare, substanța rezultată a fost supusă procesării repetate sub formă de dizolvare și recristalizare, ceea ce a făcut posibilă creșterea conținutului de insulină la peste 90% (grad standard de purificare). Trebuie spus că medicamentul obținut din pancreasul ungulatelor este mai puțin potrivit pentru oameni decât insulina extrasă din intestinele unui porc. Insulina în sine este alcătuită din 51 de aminoacizi, dintre care 3 nu coincid la om și la ungulate (se crede că dieta vegetariană a taurilor afectează), dar la om și, mai degrabă, la un porc omnivor, există un singur aminoacid. Prin urmare, insulina bovină (și amestecurile sale cu carne de porc) nu este prescrisă pacienților cu diabet zaharat în stadiile incipiente ale bolii, femeilor însărcinate și terapiei pe termen scurt (de exemplu, postoperator). Poate provoca o mare varietate de reacții adverse, inclusiv modificări ale țesutului gras subcutanat la locurile de injectare.

Insulina monocomponentă

După descoperirea insulinei, medicii și oamenii de știință s-au confruntat cu problema creșterii gradului de purificare a acesteia pentru a reduce reacțiile alergice ale pacienților. Pentru a face acest lucru, extractul de mai sus al unui grad standard de purificare este trimis la cromatografie (de obicei lichid), în timpul căruia insulina mono-vârf se formează pe pereții aparatului (inclusiv monodesamina-monoagregină și monoetilinsuline). Dacă substanța obținută este supusă cromatografiei de mai multe ori, atunci se va obține o insulină mono-componentă, care dă semnificativ mai puține efecte secundare și are, de asemenea, o activitate ridicată. Aceste insuline sunt de obicei etichetate „MC” pe flacon.

Cum se obține insulina în secolul XXI? Metoda semi-sintetică de mai sus, când materia primă trece prin multe etape de purificare, nu a devenit încă învechită. Dezavantajul în acest caz este dependența de aprovizionarea cu ferme de animale. Alte două modalități - un ciclu chimic complet sau producerea de pancreas uman - nu sunt posibile datorită utilizării neeconomice și neetice a țesutului uman. Prin urmare, de la sfârșitul secolului al XX-lea, companiile occidentale (Hoechst, Novo Nordisk, Eli Lilly, Aventis) au stăpânit și brevetat o tehnologie biosintetică bazată pe ingineria genetică.

Rolul E. coli și al drojdiei în generarea insulinei

Descrierea procesului de obținere a insulinei prin sinteza biologică arată aproximativ după cum urmează: genomul izolat al insulinei umane este inserat în genomul Escherichia coli, care sintetizează rapid proinsulina, din care enzima C-peptidă este apoi scindată (tehnologia Eli Lilly ). Novo Nordisk produce hormonul într-un mod ușor diferit. Aici au creat o genă artificială pentru miniproinsulină, care are o „coadă” a peptidei C. Este semnificativ mai scurt decât insulina necesară pentru medicament. Gena este plasată într-o celulă de drojdie de brutar, care se împarte pentru a genera cantitățile necesare de materii prime. După aceea, o mini-peptidă C este îndepărtată din materialul rezultat și se obține o substanță cu un grad ridicat de purificare, identic cu insulina umană.

Corporația „Aventis” se bazează pe gena macacului, în care insulina coincide cu insulina umană. Folosind acid ribonucleic șablon, clonarea ADN din această genă este obținută și introdusă în celulele E. coli. Sarcina principală a companiilor producătoare este purificarea completă a produsului finit de impurități sub formă de urme ale activității microorganismelor și a rămășițelor organismelor în sine. Metodele moderne de control în producție permit acest lucru să se facă atât de eficient încât insulina biosintetică este aproape identică la principalii furnizori mondiali.

Perioada de acțiune a drogurilor

În zorii apariției sale, insulina avea o durată de acțiune destul de scurtă (a început să acționeze în 15-40 de minute, dar „a funcționat” nu mai mult de 1,5-4 ore), ceea ce a dus la necesitatea creării de eliberează droguri. Compoziția lor chimică include protamină (proteină, extrasă din laptele de pește, are o reacție alcalină), tampon fosfat (menținând un pH neutru) și zinc, precum și fenol (creazonă) pentru a asigura procesul de cristalizare. Rezultatul acestor adăugiri este insulina NPH.

După ce oamenii de știință au aflat că adăugarea de volume mici de zinc în condiții de pH neutru prelungește perioada, a fost inventată suspensia de insulină zinc (ISS), a cărei primă formă de dozare a fost insulina Lente. El și analogii săi ulteriori au făcut posibilă obținerea unui efect terapeutic în 6-8 ore pentru insulina cu acțiune intermediară și în 8-10 ore pentru insulina cu acțiune îndelungată. Cu toate acestea, trebuie amintit faptul că insulina cu acțiune intermediară și cu acțiune îndelungată începe să „funcționeze” după 2 și 4 ore și să acționeze respectiv 6-8 și 8-10 ore.

Prin urmare, fiecare pacient cu diabet trebuie să aibă un regim individual de insulină non-stop.

Insulina ca produs medicamentos finit conține și conservanți și dezinfectanți. Acestea sunt crezonul și fenolul (dacă sunt, atunci medicamentul miroase neplăcut), metilparaben, ioni de zinc. Fiecare formă de dozare conține propria componentă dezinfectantă. De exemplu, fenolul nu este adăugat la ISC, deoarece modifică proprietățile fizice ale insulinei (parabenzoatul de metil este utilizat în ISC). În plus, preparatele conțin ingrediente care tamponează și transformă insulina într-o stare cristalină. Pentru ISC este NaCl, pentru alte forme de dozare - fosfați. Pacienții pot primi insulină sub diferite forme, inclusiv aerosoli, soluții sau suspensii. Medicamentul poate fi neutru sau acid. Concentrațiile standard de eliberare sunt: ​​500 unități / ml, 250, 100, 80 și 40.

Multumim pentru feedback-ul dvs.

Comentarii (1)

Megan92 () acum 2 săptămâni

A reușit cineva să vindece complet diabetul zaharat? Se spune că este imposibil să vindeci complet ...

Daria () acum 2 săptămâni

De asemenea, am crezut că este imposibil, dar după ce am citit acest articol, am uitat de mult de această boală „incurabilă”.

Megan92 () acum 13 zile

Daria () acum 12 zile

Megan92, așa că am scris în primul meu comentariu) Voi copia doar în caz că - link către articol.

Sonya acum 10 zile

Nu este asta un divorț? De ce vând pe internet?

Yulek26 (Tver) acum 10 zile

Sonya, în ce țară locuiți? Se vând pe internet, deoarece magazinele și farmaciile își stabilesc marja marginală. În plus, plata numai după primire, adică mai întâi uitată, verificată și abia apoi plătită. Și acum totul este vândut pe Internet - de la haine la televizoare și mobilier.

Răspuns editorial acum 10 zile

Sonia, salut. Acest medicament pentru tratamentul dependenței de diabet zaharat nu este vândut cu adevărat prin intermediul lanțului de farmacii, pentru a evita supraevaluarea. Până în prezent, puteți comanda numai pe site oficial... Fii sănătos!

Sonya acum 10 zile

Îmi cer scuze, nu am observat la început informațiile despre ramburs. Apoi totul este în ordine cu siguranță dacă plata este la primire.

Insulina este principalul medicament utilizat pentru tratarea diabetului de tip 1. Uneori este folosit și pentru stabilizarea stării pacientului și îmbunătățirea bunăstării acestuia în cel de-al doilea tip de boală. Această substanță este, prin natura sa, un hormon care poate afecta metabolismul carbohidraților în doze mici.

În mod normal, pancreasul produce suficientă insulină pentru a ajuta la menținerea nivelului fiziologic de zahăr din sânge. Dar cu tulburări endocrine grave, injecțiile cu insulină sunt adesea singura șansă de a ajuta pacientul. Din păcate, nu poate fi administrat pe cale orală (sub formă de tablete), deoarece este complet distrus în tractul digestiv și își pierde valoarea biologică.

Opțiuni pentru obținerea insulinei pentru utilizare în practica medicală

Mulți diabetici s-au întrebat, cel puțin o dată, din ce este făcută insulina, care este utilizată în scopuri medicale? În prezent, acest medicament este cel mai adesea obținut folosind metode de inginerie genetică și biotehnologie, dar uneori este extras din materii prime de origine animală.

Preparate obținute din materii prime de origine animală

Obținerea acestui hormon din pancreasul porcilor și vitelor este o tehnologie veche, care este folosită rar astăzi. Acest lucru se datorează calității scăzute a medicamentelor obținute, tendinței sale de a provoca reacții alergice și gradului insuficient de purificare. Faptul este că, deoarece un hormon este o substanță proteică, acesta constă dintr-un anumit set de aminoacizi.

Insulina produsă în corpul porcului diferă în compoziția aminoacizilor de insulina umană cu 1 aminoacid, iar insulina bovină cu 3.

La începutul și mijlocul secolului al XX-lea, când nu existau medicamente similare, chiar și o astfel de insulină a devenit o descoperire în medicină și a făcut posibilă aducerea tratamentului diabeticilor la un nivel nou. Hormonii produși prin această metodă au redus zahărul din sânge, deși au cauzat adesea efecte secundare și alergii. Diferențele în compoziția aminoacizilor și impuritățile din medicament au afectat starea pacienților, în special la categoriile mai vulnerabile de pacienți (copii și vârstnici). Un alt motiv pentru toleranța slabă a unei astfel de insuline este prezența precursorului său inactiv în medicament (proinsulină), de care era imposibil să scapi în această variație a medicamentului.

În zilele noastre, există insuline de porc îmbunătățite care sunt lipsite de aceste dezavantaje. Acestea sunt obținute din pancreasul unui porc, dar după aceea sunt supuse procesării și purificării suplimentare. Sunt multicomponente și conțin excipienți.

Insulina porcină modificată nu este practic diferită de hormonul uman, deci este încă folosită în practică.

Astfel de medicamente sunt mult mai bine tolerate de către pacienți și practic nu provoacă reacții adverse, nu suprimă sistemul imunitar și scad efectiv glicemia. În prezent, insulina bovină nu este utilizată în medicină, deoarece datorită structurii sale străine, afectează negativ sistemul imunitar și alte sisteme ale corpului uman.

Insulină modificată genetic

Insulina umană, care este utilizată pentru diabetici, este produsă în mod industrial în două moduri:

• prin tratamentul enzimatic al insulinei porcine;
• folosind tulpini modificate genetic de Escherichia coli sau drojdie.

Cu o schimbare fizico-chimică, moleculele de insulină porcină sub acțiunea unor enzime speciale devin identice cu insulina umană. Compoziția de aminoacizi a medicamentului rezultat nu diferă de compoziția hormonului natural care este produs în corpul uman. În timpul procesului de fabricație, medicamentul este foarte purificat, prin urmare nu provoacă reacții alergice și alte manifestări nedorite.

Dar cel mai adesea insulina se obține cu ajutorul microorganismelor modificate (modificate genetic). Bacteriile sau drojdia sunt modificate biotehnologic în așa fel încât să poată produce singure insulină.

Pe lângă producția de insulină în sine, purificarea acesteia joacă un rol important. Pentru ca medicamentul să nu provoace reacții alergice și inflamatorii, în fiecare etapă este necesar să se monitorizeze puritatea tulpinilor de microorganisme și a tuturor soluțiilor, precum și a ingredientelor utilizate.

Există 2 metode pentru producerea de insulină similară. Prima dintre ele se bazează pe utilizarea a două tulpini (specii) diferite ale unui singur microorganism. Fiecare dintre ele sintetizează doar un lanț al moleculei de ADN hormonal (există două dintre ele și sunt răsucite în spirală împreună). Apoi, aceste lanțuri sunt conectate și, în soluția rezultată, este deja posibilă separarea formelor active de insulină de cele care nu au nicio semnificație biologică.

A doua metodă de obținere a unui medicament folosind E. coli sau drojdie se bazează pe faptul că microbul produce mai întâi insulină inactivă (adică precursorul său, proinsulina). Apoi, cu ajutorul tratamentului enzimatic, această formă este activată și utilizată în medicină.

Personalul care are acces la anumite zone de producție ar trebui să fie întotdeauna îmbrăcat într-un costum de protecție steril, astfel încât să fie exclus contactul medicamentului cu fluidele corpului uman.

Toate aceste procese sunt de obicei automatizate, aerul și toate suprafețele de contact cu fiole și flacoane sunt sterile, iar liniile cu echipament sunt sigilate ermetic.

Tehnicile biotehnologice permit oamenilor de știință să se gândească la soluții alternative la problema diabetului. De exemplu, până în prezent, se efectuează studii preclinice asupra producției de celule beta pancreatice artificiale, care pot fi obținute folosind metode de inginerie genetică. Poate că în viitor vor fi folosite pentru a îmbunătăți funcționarea acestui organ la o persoană bolnavă.

Producerea preparatelor moderne de insulină este un proces tehnologic complex care implică automatizarea și intervenția minimă a omului.

Componente suplimentare

Producția de insulină fără excipienți în lumea modernă este aproape imposibil de imaginat, deoarece vă permit să îmbunătățiți proprietățile sale chimice, să prelungiți durata acțiunii și să obțineți un grad ridicat de puritate.

În funcție de proprietățile lor, toate ingredientele suplimentare pot fi împărțite în următoarele clase:

• prelungitoare (substanțe care sunt utilizate pentru a furniza un medicament de lungă durată);
• componente dezinfectante;
• stabilizatori, datorită cărora aciditatea optimă este menținută în soluția medicamentoasă.

Aditivi prelungitori

Există insuline cu acțiune îndelungată, a căror activitate biologică durează 8 - 42 de ore (în funcție de grupul medicamentului). Acest efect se obține datorită adăugării de substanțe speciale - prelungitoare la soluția injectabilă. Cel mai adesea, unul dintre acești compuși este utilizat în acest scop:

• proteine;
• săruri de clorură de zinc.

Proteinele care prelungesc efectul medicamentului sunt complet rafinate și sunt slab alergenice (de exemplu, protamină). De asemenea, sărurile de zinc nu afectează negativ nici activitatea insulinei, nici bunăstarea unei persoane.

Ingrediente antimicrobiene

Dezinfectanții din compoziția insulinei sunt necesari, astfel încât flora microbiană să nu se înmulțească în ea în timpul depozitării și utilizării. Aceste substanțe sunt conservanți și asigură conservarea activității biologice a medicamentului. În plus, dacă pacientul injectează hormonul dintr-o sticlă doar în sine, atunci medicamentul poate fi suficient pentru el timp de câteva zile. Datorită componentelor antibacteriene de înaltă calitate, el nu va avea nevoie să arunce medicamentul neutilizat din cauza posibilității teoretice de reproducere într-o soluție de microbi.

Următoarele substanțe pot fi utilizate ca dezinfectanți în producția de insulină:

• metacrezol;
• fenol;
• parabeni.

Dacă soluția conține ioni de zinc, aceștia acționează și ca un conservant suplimentar datorită proprietăților lor antimicrobiene.

Anumiți dezinfectanți sunt potriviți pentru producerea fiecărui tip de insulină. Interacțiunea lor cu hormonul trebuie investigată în etapa studiilor preclinice, deoarece conservantul nu ar trebui să interfereze cu activitatea biologică a insulinei sau să afecteze în alt mod negativ proprietățile acesteia.

Utilizarea conservanților, în majoritatea cazurilor, permite injectarea hormonului sub piele, fără a-l pretrata cu alcool sau alte antiseptice (producătorul menționează de obicei acest lucru în instrucțiuni). Acest lucru simplifică administrarea medicamentului și reduce numărul de manipulări pregătitoare înainte de injecția în sine. Dar această recomandare funcționează numai dacă soluția este injectată folosind o seringă de insulină individuală cu un ac subțire.

Stabilizatori

Sunt necesare stabilizatori pentru a menține pH-ul soluției la un nivel dat. Siguranța medicamentului, activitatea acestuia și stabilitatea proprietăților chimice depind de nivelul de aciditate. Fosfații sunt utilizați în mod obișnuit în acest scop la fabricarea hormonului injectabil pentru diabetici.

Pentru insulinele cu zinc, stabilizatorii de soluție nu sunt întotdeauna necesari, deoarece ionii metalici contribuie la menținerea echilibrului necesar. Dacă sunt încă utilizați, atunci în loc de fosfați, se utilizează alți compuși chimici, deoarece combinația acestor substanțe duce la precipitații și la inadecvarea medicamentului. O proprietate importantă pentru toți stabilizatorii este siguranța și incapacitatea de a intra în orice reacție cu insulina.

Selectarea medicamentelor injectabile pentru diabet pentru fiecare pacient trebuie să fie tratată de un endocrinolog competent. Sarcina insulinei este nu numai de a menține nivelurile normale de zahăr din sânge, ci și de a nu dăuna altor organe și sisteme. Medicamentul trebuie să fie neutru din punct de vedere chimic, slab alergenic și, de preferință, accesibil. De asemenea, este destul de convenabil dacă insulina selectată poate fi amestecată cu alte versiuni ale acesteia pe durata acțiunii.

Ultima actualizare: 18 aprilie 2018

Insulina este un hormon peptidic secretat de celulele β. Langengars.

Se compune din două lanțuri peptidice: lanțul A - cu 21 de reziduuri de aminoacizi. Lanțul B conține 30 de reziduuri de aminoacizi

Aceste două lanțuri sunt legate prin legături bisulfidice - S - S - care asigură structura spațială a proteinei insulinei.

Când insulina este sintetizată în pancreas, se formează mai întâi precursorul insulinei, proinsulina.

Proinsulina constă dintr-un lanț A, un lanț B și o peptidă C de 35 de resturi de aminoacizi.

C-peptida este scindată de carboxipeptidază și tripsină, iar proinsulina este transformată în insulină activă.

Înainte de a primi insulină recombinantă, medicamentul a fost obținut din pancreasul porcilor și bovinelor

Insulina a fost primul medicament recombinant produs la scară industrială în 1982. După cum știți, insulina este utilizată pe scară largă în tratamentul diabetului zaharat insulino-dependent.

Molecula de insulină este formată din două lanțuri lanț A - 21 aminoacizi și lanț B - 30 aminoacizi. Molecula este stabilizată de trei legături disulfură, care sunt esențiale pentru buna funcționare a acesteia. La oameni și animale, se sintetizează proinsulina, în care lanțurile A și B sunt conectate printr-o peptidă C. După sinteză, peptida C este scindată de enzimele proteolitice pentru a forma insulina.

Înainte de a obține insulină recombinantă, medicamentul a fost obținut din pancreasul porcilor și bovinelor. Cu toate acestea, această metodă de producere a insulinei avea o serie de dezavantaje:

1) lipsa de animale;

2) complexitatea depozitării și transportului materiilor prime;

3) dificultăți în izolarea și purificarea hormonului;

4) posibilitatea de a dezvolta reacții alergice.

Toate acestea au făcut necesară căutarea unor surse alternative pentru obținerea medicamentului. Până în prezent, singura opțiune pentru o astfel de producție este sinteza microbiologică folosind microorganisme recombinante.

În prezent, insulina umană se obține în principal în două moduri:

1) modificarea insulinei porcine prin metoda enzimatică-sintetică;

Metoda se bazează pe faptul că insulina porcină diferă de insulina umană printr-o substituție la capătul C-terminal al lanțului B Ala30Thr. Înlocuirea alaninei cu treonina se realizează prin eliminarea catalizată de enzime a alaninei și adăugarea unui reziduu de treonină protejat la gruparea carboxil, care este prezent în amestecul de reacție într-un exces mare, în locul său. După scindarea grupării protectoare O-terț-butil, se obține insulina umană.

2) modificat genetic;

Există două abordări principale pentru obținerea insulinei umane modificată genetic. În primul caz (2.1), producția ambelor lanțuri se realizează separat (diferite tulpini de producător), urmată de plierea moleculei (formarea punților disulfură) și separarea izoformelor. În al doilea (2.2) - obținerea sub formă de precursor (proinsulina), urmată de scindarea enzimatică cu tripsină și carboxipeptidaza B până la forma activă a hormonului.

Cel mai preferat în prezent este producția de insulină sub forma unui precursor, care asigură închiderea corectă a punților disulfură (în cazul producției separate a lanțurilor, se efectuează cicluri succesive de denaturare, separarea izoformelor și renaturare) .

Metoda 2.1. Sinteza separată a lanțurilor A- și B cu încheierea ulterioară a legăturilor disulfurice între ele.

1. Prin sinteza chimică, se creează secvențe de nucleotide care codifică formarea lanțurilor A și B (crearea de gene sintetice).

2. Fiecare dintre genele sintetice este introdusă în plasmide (gena care sintetizează lanțul A este introdusă într-o plasmidă, gena care sintetizează lanțul B este introdusă în cealaltă plasmidă).

3. Introduceți gena care codifică formarea enzimei betagalactozidază. Această genă este inclusă în fiecare plasmidă pentru a realiza replicarea activă a plasmidelor.

4. Plasmidele sunt introduse în celula E. coli și se obțin două culturi ale producătorului, o cultură sintetizează lanțul A, a doua - lanțul B.

5. Așezați două culturi în fermentator. La mediu se adaugă galactoză, ceea ce induce formarea enzimei betagalactozidază. În acest caz, plasmidele sunt reproduse activ, formând multe copii ale plasmidelor și, prin urmare, multe gene care sintetizează lanțurile A și B.

6. Celulele lizează, eliberează lanțuri A și B, care sunt asociate cu beta-galactozidaza. Toate acestea sunt tratate cu bromură de cianogen și lanțurile A și B sunt scindate de betagalactozidază. Apoi efectuați purificarea și izolarea ulterioară a lanțurilor A și B.

7. Oxidează reziduurile de cisteină, leagă și obține insulina.

Dezavantajele acestei metode: este necesar să se obțină două tulpini de producător separate, să se efectueze două fermentări, două proceduri de izolare și purificare și, cel mai important, este dificil să se asigure închiderea corectă a legăturilor disulfurice, adică pentru a obține insulină activă .

Metoda 2.2. Sinteza proinsulinei urmată de scindarea peptidei C-_. În acest caz, conformația proinsulinei asigură închiderea corectă a legăturilor disulfidice, ceea ce face a doua metodă de sinteză microbiologică mai promițătoare.

Sinteza prin metodă

În 1975, W. Gilbert a propus următoarea schemă pentru sinteza insulinei:

Din celulele tumorale am devenit înțepător. glanda secretă ARNm de insulină.

Folosind ARNm de transcriptază inversă, se obține ADNc.

ADNc obținut este inserat în plasmida pBR322 a E. coli în mijlocul genei penicilinidazei.

Plasmida recombinantă conține informații despre structura proinsulinei.

Ca rezultat al translației ARNm în celule, se sintetizează o proteină de fuziune care conține secvențele de penicilinidază și proinsulină.

Proinsulina a fost scindată de această proteină de tripsină.

Insulina este eliberată din proinsulină.

Producția biotehnologică modernă de insulină este un proces complex bazat pe modificarea genetică a microorganismelor. Această metodă este relativ nouă și introdusă în producție în anii optzeci ai secolului trecut. Cu ajutorul său, se obține un medicament care corespunde pe deplin cu ceea ce este produs în corpul uman. De aici și numele „insulină umană”.

Trebuie remarcat faptul că acest termen „insulină umană” provoacă uneori reacții ușor incorecte și presupuneri că medicamentul este obținut din corpul uman. Din acest motiv se pune atât de des întrebarea: „Cum se produce insulina?” - și de unde a venit o astfel de definiție.

Într-adevăr, până de curând, tehnologia pentru producerea insulinei era complet diferită. A fost scos din corpul porcilor sau vitelor și a fost numit în mod corespunzător, de exemplu, porc sau bovin. Cu toate acestea, această tehnologie de producție este depășită și prezintă o serie de dezavantaje grave, printre care primul loc este luat de imposibilitatea de a obține o substanță pură fără impurități de proinsulină, care provoacă diverse reacții alergice și producerea de anticorpi la om.

În plus, datorită creșterii constante a numărului de pacienți cu diabet zaharat, nu există suficiente materii prime animale pentru producerea insulinei, care a devenit un alt impuls pentru căutarea unor noi metode moderne de obținere artificială.

Astăzi, un medicament uman sau recombinat este obținut din tulpini de drojdie sau E. coli. Aceste substanțe nu au fost alese întâmplător: în timpul creșterii lor într-un mediu nutritiv, produc o cantitate imensă de hormon necesar. Aceasta înseamnă că procesul nu este doar de natură tehnologică, ci și biologic, deoarece substanța necesară este produsă de organisme vii, apoi transformată și nu sintetizată chimic.

Trebuie remarcat faptul că știința a parcurs o cale dificilă și dificilă înainte ca o metodă biotehnologică de obținere a unui medicament pentru diabetici să fie găsită și introdusă în producție. Pentru prima dată, compoziția exactă a insulinei produsă de oameni a fost stabilită în anii șaizeci ai secolului trecut. S-a dovedit că moleculele sale au o compoziție diferită de aminoacizi, diferită de aminoacidul de origine animală. Mai târziu, s-au încercat înlocuirea unui aminoacid cu altul, apropo, destul de reușit, dar foarte scump. Această metodă a fost recunoscută ca neprofitabilă și lipsită de promisiuni nu numai în țara noastră, ci și în străinătate.

Și numai după două decenii de muncă grea, a fost posibil să se obțină un medicament absolut pur, care să corespundă pe deplin cu ceea ce este produs în corpul unei persoane sănătoase, care nu provoacă respingere și reacții alergice.

Producția de insulină umană se bazează pe o metodă de inginerie genetică, în timpul căreia o genă este inserată în molecula de ADN de drojdie, care determină producerea unui hormon care este complet similar cu cel produs de oameni. Această metodă este utilizată pe scară largă în toate țările dezvoltate ale lumii și face posibilă obținerea de medicamente pentru tratamentul diabetului de o calitate excelentă și în cantitatea necesară.

Producția proprie de insulină în Rusia este planificată în viitorul apropiat. Construcția unui atelier în Ural este deja în curs. Cu toate acestea, în prezent, medicamentele pentru tratamentul pacienților cu diabet zaharat sunt achiziționate în străinătate, pe care se cheltuiesc sume uriașe din bugetul țării.

Trebuie remarcat faptul că tehnologia producției sale a fost deja testată experimental în Rusia și s-au obținut rezultate excelente. Medicamentele noastre domestice s-au dovedit a fi mai eficiente și mai pure. Rămâne doar să se stabilească procesul de producție.

Recenzii și comentarii

Lasă o recenzie sau un comentariu

Nu materiale mai puțin utile pe această temă:

Eliberați formularul

Insulina este un medicament care are capacitatea de a reduce nivelurile de glucoză atunci când este anormală și de a regla absorbția carbohidraților de către organism. Este indispensabil în tratamentul diabetului și, cu o doză selectată corespunzător și cu o terapie în timp util, permite persoanelor bolnave să ducă o viață împlinită ...

Cartușe

Insulina din cartușe este concepută pentru a fi injectată folosind așa-numitele seringi stilou, care au primit numele lor din asemănarea superficială cu un stilou automat. Stiloul cu seringă vă permite să dozați cantitatea de medicament injectat, ceea ce simplifică foarte mult viața pacienților cu diabet. Nu trebuie să ...

În fiole

Insulina este un hormon din pancreas. Pentru producerea de medicamente pe baza sa, se utilizează organe animale, precum și biotehnologie, ceea ce face posibilă obținerea unor substanțe similare hormonilor umani. O caracteristică a insulinei este instabilitatea sa la efectele enzimelor conținute în tractul digestiv. Aceasta înseamnă că insulina ...

Pastile în loc de insulină

Insulina este un hormon. Este produs într-un pancreas sănătos. Diabetul apare atunci când pancreasul este bolnav sau pur și simplu nu funcționează bine. Până în prezent, tratamentul diabetului se bazează pe introducerea unui hormon artificial în organism ...

Cine a inventat insulina?

Insulina a fost descoperită în 1922. Atunci băiatului, care era grav bolnav de diabet, i s-a injectat un medicament obținut din pancreasul unui taur. Drept urmare, a fost posibil nu numai salvarea de vieți, ci și oprirea bolii progresive. Istoria insulinei în sine nu a fost lipsită de minuni, ...

Formula și structura insulinei

Structura insulinei a fost de interes pentru oamenii de știință de la descoperirea ei. Numeroase experimente în această direcție au fost începute de descoperitorii săi Frederick Bunting și Charles Best. În același timp, oamenii de știință au încercat să stabilească formula chimică exactă a hormonului izolat, care ar face posibilă sintetizarea acestuia chimic. Alergare ...

Insulina este un medicament vital și a revoluționat viața multor persoane cu diabet.

În întreaga istorie a medicinei și a farmaciei din secolul al XX-lea, poate se distinge doar un singur grup de medicamente de aceeași importanță - acestea sunt antibiotice. Ei, la fel ca insulina, au intrat foarte repede în medicină și au ajutat la salvarea multor vieți.

Ziua împotriva diabetului zaharat este sărbătorită la inițiativa Organizației Mondiale a Sănătății în fiecare an, din 1991, de ziua fiziologului canadian F. Bunting, care a descoperit hormonul insulină împreună cu J.J. McLeod. Să aruncăm o privire la modul în care este obținut acest hormon.

Cum diferă preparatele de insulină unele de altele?

1. Grad de purificare.
2. Sursa primirii este insulina de porc, bovină, umană.
3. Componentele suplimentare incluse în soluția medicamentului sunt conservanții, prelungitorii de acțiune și altele.
4. Concentraţie.
5. pH-ul soluției.
6. Posibilitatea de a amesteca medicamente cu acțiune scurtă și cu acțiune prelungită.

Insulina este un hormon produs de celule speciale din pancreas. Este o proteină dublu catenară care conține 51 de aminoacizi.

Aproximativ 6 miliarde de unități de insulină sunt consumate anual în lume (o unitate reprezintă 42 μg dintr-o substanță). Producția de insulină este extrem de tehnologică și se realizează numai prin metode industriale.

Surse de producere a insulinei

În prezent, în funcție de sursa de producție, insulina de porc și preparatele de insulină umană sunt izolate.

Insulina de porc are acum un grad foarte ridicat de purificare, are un efect hipoglicemiant bun și practic nu există reacții alergice la aceasta.

Preparatele de insulină umană sunt pe deplin în concordanță cu structura chimică a hormonului uman. Acestea sunt de obicei produse prin biosinteză utilizând tehnologii modificate genetic.

Marile firme producătoare utilizează tehnici de producție care se asigură că produsele lor îndeplinesc toate standardele de calitate. Nu au existat diferențe semnificative în acțiunea insulinei mono-componente umane și porcine (adică foarte purificată), în raport cu sistemul imunitar, potrivit multor studii, diferența este minimă.

Componente auxiliare utilizate la producerea insulinei

Flaconul cu medicamentul conține o soluție care conține nu numai hormonul insulină în sine, ci și alți compuși. Fiecare dintre ele joacă un rol specific:

• prelungirea acțiunii medicamentului;
• dezinfectarea soluției;
• prezența proprietăților tampon ale soluției și menținerea unui pH neutru (echilibru acido-bazic).

Prelungirea acțiunii insulinei

Pentru a crea o insulină cu eliberare prelungită, unul dintre cei doi compuși, zinc sau protamină, se adaugă la o soluție convențională de insulină. În funcție de aceasta, toate insulinele pot fi împărțite în două grupe:

• insuline protaminice - protafan, insuman bazal, NPH, humulin N;
• zinc-insuline - suspensii de insulină-zinc mono-tard, bandă, humulin-zinc.

Protamina este o proteină, dar reacțiile adverse alergice sunt foarte rare.

Pentru a crea un mediu neutru al soluției, se adaugă tampon fosfat. Trebuie amintit că este strict interzisă combinarea insulinei care conține fosfați cu suspensie de insulină-zinc (ICS), deoarece fosfatul de zinc precipită, iar efectul insulinei de zinc este scurtat în modul cel mai imprevizibil.

Dezinfectanți

Unii dintre compuși au un efect dezinfectant, care, conform criteriilor farmacologice și tehnologice, ar trebui deja introdus în preparat. Acestea includ crezolul și fenolul (ambele având un miros specific), precum și parabenzoatul de metil (metil paraben), care nu are miros.

Introducerea oricăruia dintre acești conservanți determină mirosul specific al unor preparate de insulină. Toți conservanții în cantitatea în care se găsesc în preparatele de insulină nu au niciun efect negativ.

Insulele protaminice includ de obicei crezolul sau fenolul. Fenolul nu poate fi adăugat la soluțiile ICS, deoarece modifică proprietățile fizice ale particulelor hormonale. Aceste medicamente includ metilparaben. De asemenea, ionii de zinc în soluție au un efect antimicrobian.

Datorită acestei protecții antibacteriene în mai multe etape, cu ajutorul conservanților, este prevenită dezvoltarea posibilelor complicații, care ar putea fi cauzate de contaminarea bacteriană cu introducerea repetată a acului în sticla cu soluția.

Datorită prezenței unui astfel de mecanism de apărare, pacientul poate folosi aceeași seringă pentru injecțiile subcutanate ale medicamentului timp de 5 - 7 zile (cu condiția ca numai el să folosească seringa). Mai mult, conservanții fac posibilă utilizarea alcoolului pentru tratarea pielii înainte de injectare, dar din nou numai dacă pacientul se injectează singur cu o seringă cu un ac subțire (insulină).

Calibrarea seringilor de insulină

În primele preparate de insulină, un ml de soluție conținea o singură unitate de hormon. Mai târziu, concentrația a crescut. Majoritatea preparatelor de insulină din flacoane utilizate în Rusia conțin 40 de unități în 1 ml de soluție. Flacoanele sunt de obicei marcate cu simbolul U-40 sau 40 U / ml.

Pentru utilizare pe scară largă, acestea sunt destinate doar pentru o astfel de insulină, iar calibrarea lor se efectuează conform următorului principiu: atunci când o soluție de 0,5 ml este trasă cu o seringă, o persoană colectează 20 de unități, 0,35 ml corespund 10 unități și curând.

Fiecare semn pe seringă este egal cu un anumit volum, iar pacientul știe deja câte unități sunt conținute în acest volum. Astfel, calibrarea seringilor este o calibrare volumetrică pentru utilizarea insulinei U-40. 4 unități de insulină sunt conținute în 0,1 ml, 6 unități - în 0,15 ml de medicament și așa mai departe până la 40 de unități, care corespund la 1 ml de soluție.

În unele țări, se folosește insulină, din care 1 ml conține 100 de unități (U-100). Pentru astfel de medicamente, se produc seringi speciale pentru insulină, care sunt similare cu cele discutate mai sus, dar au o calibrare diferită.

Ține cont exact de această concentrație (este de 2,5 ori mai mare decât standardul). În acest caz, doza de insulină pentru pacient, în mod natural, rămâne aceeași, deoarece satisface nevoia organismului de o cantitate specifică de insulină.

Adică, dacă pacientul a folosit anterior medicamentul U-40 și a injectat 40 de unități de hormon pe zi, atunci el ar trebui să primească aceleași 40 de unități la injectarea insulinei U-100, dar să-l injecteze într-o cantitate de 2,5 ori mai mică. Adică, aceleași 40 de unități vor fi conținute în 0,4 ml de soluție.

Din păcate, nu toți medicii și mai ales cei cu diabet zaharat știu despre acest lucru. Primele dificultăți au început atunci când unii dintre pacienți au trecut la utilizarea injectoarelor de insulină (stilouri cu seringă), care folosesc penfills (cartușe speciale) care conțin insulină U-40.

Dacă o soluție etichetată U-100 este trasă într-o astfel de seringă, de exemplu, până la marca de 20 de unități (adică 0,5 ml), atunci acest volum va conține până la 50 de unități de medicament.

De fiecare dată când se umple seringile obișnuite cu insulină U-100 și se uită la unitățile de tăiere, o persoană va extrage o doză de 2,5 ori mai mare decât cea prezentată la acest nivel. Dacă nici medicul, nici pacientul nu observă această eroare în timp util, atunci există o mare probabilitate de a dezvolta hipoglicemie severă din cauza unei supradoze constante a medicamentului, ceea ce în practică se întâmplă adesea.

Pe de altă parte, uneori există seringi de insulină calibrate special pentru preparatul U-100. Dacă o astfel de seringă este umplută din greșeală cu soluția obișnuită U-40, atunci doza de insulină din seringă va fi de 2,5 ori mai mică decât cea scrisă lângă semnul corespunzător de pe seringă.

Ca urmare, este posibilă o creștere aparent inexplicabilă a glicemiei. De fapt, desigur, totul este destul de logic - pentru fiecare concentrație de medicament este necesar să utilizați o seringă adecvată.

În unele țări, de exemplu în Elveția, a fost gândit cu atenție un plan conform căruia s-a efectuat o tranziție competentă la preparatele de insulină etichetate U-100. Dar acest lucru necesită un contact strâns al tuturor părților interesate: medici de mai multe specialități, pacienți, asistenți medicali din orice departament, farmaciști, producători, autorități.

În țara noastră, este foarte dificil să se facă tranziția tuturor pacienților doar la utilizarea insulinei U-100, deoarece, cel mai probabil, acest lucru va duce la o creștere a numărului de erori la determinarea dozei.

Utilizarea combinată a insulinelor cu acțiune scurtă și cu acțiune prelungită

În medicina modernă, tratamentul diabetului zaharat, în special primul tip, apare de obicei cu utilizarea unei combinații a două tipuri de insulină - cu acțiune scurtă și cu acțiune prelungită.

Ar fi mult mai convenabil pentru pacienți dacă medicamentele cu durate diferite de acțiune ar putea fi combinate într-o singură seringă și injectate simultan pentru a evita dubla puncție a pielii.

Mulți medici nu știu ce determină posibilitatea de a amesteca diferite insuline. Aceasta se bazează pe compatibilitatea chimică și galenică (determinată de compoziție) a insulinelor cu acțiune lungă și cu acțiune scurtă.

Este foarte important ca atunci când cele două tipuri de medicamente sunt amestecate, debutul rapid al acțiunii scurte a insulinei să nu se întindă sau să dispară.

S-a dovedit că un medicament cu acțiune scurtă poate fi combinat într-o singură injecție cu protamină-insulină, în timp ce începerea insulinei cu acțiune scurtă nu este întârziată, deoarece insulina solubilă nu se leagă de protamină.

În acest caz, producătorul medicamentului nu contează. De exemplu, poate fi combinat cu humulin H sau protafan. Mai mult, amestecurile acestor medicamente pot fi stocate.

În ceea ce privește preparatele de zinc-insulină, s-a stabilit de mult că suspensia de insulină-zinc (cristalină) nu poate fi combinată cu insulină scurtă, deoarece se leagă de un exces de ioni de zinc și se transformă în insulină extinsă, uneori parțial.

Unii pacienți mai întâi injectează un medicament cu acțiune scurtă, apoi, fără a scoate acul de sub piele, își schimbă ușor direcția și injectează zinc-insulină prin el.

S-au efectuat destul de multe studii științifice asupra acestei metode de administrare, deci nu se poate exclude faptul că, în unele cazuri, cu această metodă de injectare, se poate forma sub piele un complex de zinc-insulină și un medicament cu acțiune scurtă, ceea ce duce la absorbția afectată a acestuia din urmă.

Prin urmare, este mai bine să injectați insulină scurtă complet separat de zinc-insulină, să faceți două injecții separate în zone ale pielii aflate la o distanță de cel puțin 1 cm. Acest lucru nu este convenabil, ceea ce nu se poate spune despre metoda standard.

Insuline combinate

Acum industria farmaceutică produce preparate combinate care conțin insulină cu acțiune scurtă împreună cu protamină-insulină într-un procent strict definit. Aceste medicamente includ:

• mixard,
• aktraphan,
• pieptene neumane.

Cele mai eficiente combinații sunt cele în care raportul dintre insulina scurtă și cea extinsă este de 30:70 sau 25:75. Acest raport este întotdeauna indicat în instrucțiunile de utilizare a fiecărui medicament specific.

Astfel de medicamente sunt cele mai potrivite pentru persoanele care urmează o dietă constantă și care au activitate fizică regulată. De exemplu, sunt adesea folosite de diabetici de tip 2 mai în vârstă.

Insulinele combinate nu sunt potrivite pentru implementarea așa-numitei terapii cu insulină „flexibile”, când devine necesară modificarea constantă a dozei de insulină cu acțiune scurtă.

De exemplu, acest lucru trebuie făcut atunci când se schimbă cantitatea de carbohidrați din alimente, se reduce sau se mărește activitatea fizică etc. În acest caz, doza de insulină bazală (prelungită) practic nu se modifică.