Technológia výroby inzulínu

  • Prevencia

Inzulín je jedným z hormónov, ktoré produkuje samotné ľudské telo, konkrétne pankreas. Porušenie sekrécie tejto látky vedie k vzniku takej vážnej choroby ako je diabetes. Na jeho liečbu pomocou syntetického hormónu, ktorý je dlhodobo izolovaný z pankreasu hospodárskych zvierat. Avšak technológia na výrobu inzulínu pomocou veľmi bežnej baktérie - Escherichia coli alebo kvasinkovou hubou sa už dlho používa. Použitie tejto metódy umožňuje vyhnúť sa alergickým reakciám spôsobeným cudzími proteínmi, ktoré majú malý rozdiel od človeka.

Technologická schéma

Výrobná technológia inzulínu zahŕňa všetky hlavné štádiá výroby biotechnologických výrobkov. Výsledkom je kryštalický konečný produkt, ktorý sa potom použije na prípravu injekčných roztokov používaných pri liečbe ťažkého diabetes mellitus typu I a II. Hlavný účinok tohto hormónu v tele sa prejavuje poklesom hladiny glukózy obsiahnutej v krvi.

Fázy výroby inzulínu budú nasledovné:

  • Predbežný. Vykonáva také operácie ako je príprava a čistenie vody a vzduchu, čistenie priemyselných priestorov a sterilizácia zariadení, kontrola personálu, spracovanie rúk a vydávanie sterilných obuvi a odevov. Aj v predbežnom štádiu sa uskutočňuje primárna chemická syntéza molekulových reťazcov, z ktorých sa zostavuje proteín. Reťazec A obsahuje 21 aminokyselinových zvyškov a reťazec B obsahuje 30 aminokyselín.
  • Príprava živinových roztokov a bunkovej kultúry. Aby sa živá bunka vytvorila potrebná zlúčenina, zaviedol sa príslušný gén. Za týmto účelom sa plazmid rozštiepi špeciálnymi enzýmami, restriktázami a génmi kódujúcimi syntézu potrebných zlúčenín sa do neho šité. Potom sa pomocou mikroinjekčnej metódy modifikovaný plazmid vráti do bunky.
  • Kultivácia bunkovej suspenzie. Geneticky modifikované bunky sa umiestnia do živného roztoku, ktorý má všetky zložky potrebné na rast a reprodukciu a podstupuje sterilizáciu. Kultivácia kultúry sa uskutočňuje v špeciálnych bioreaktoroch, kde sa kŕmil predčistený vzduch. Pravidelne sa do reaktora pridá určité množstvo živného roztoku a súčasne sa odoberá rovnaký objem bunkovej suspenzie.
  • Prideľovanie kultúry. Oddelenie kvapaliny a bunkovej kultúry sa vykonáva sedimentáciou (sedimentáciou) v špeciálnych usadzovačoch a potom filtráciou, čo umožňuje zachovať celistvosť buniek.
  • Chromatografické čistenie látky. Vykonáva sa na vhodnom zariadení s použitím rôznych metód, najmä čelnej, aniónovej výmeny a gélovej permeačnej chromatografie.
  • Získanie proteínovej molekuly. V skutočnom biotechnologickom štádiu dochádza k syntéze neprípustnej molekuly inzulínu. A dve zložky reťazí. Šité po oxidácii a skladaní získaných reťazcov, čo vedie k vzniku disulfidových mostíkov.
  • Sušenie vymrazovaním v špeciálnej peci, po ktorej sa výsledný kryštalický prípravok skontroloval na dodržanie štandardu, zabalil, označil a dodal spotrebiteľovi.

Naša spoločnosť za výhodných podmienok ponúka hotové výrobné linky, v ktorých sa plne dodržiava technológia výroby inzulínu. Vďaka presným výpočtom, technickej a informačnej podpore, ako aj personálnemu školeniu v rámci komplexného programu bude spoločnosť zisková a jej produkty budú požadované.

Typy inzulínu a spôsoby jeho výroby

1. Typy inzulínu

2. Získanie inzulínu

Inzulín (z latinského Insula - ostrov) je peptidový hormón, ktorý sa tvorí v beta bunkách pankreatických ostrovčekov Langerhans. Má mnohostranný účinok na metabolizmus takmer vo všetkých tkanivách.

Hlavnou funkciou inzulínu je zabezpečenie priepustnosti bunkových membrán pre molekuly glukózy. V zjednodušenej forme môžeme povedať, že nielen sacharidy, ale aj akékoľvek živiny sú nakoniec rozdelené na glukózu, ktorá sa používa na syntézu iných molekúl obsahujúcich uhlík a je jediným typom paliva pre bunkové elektrárne - mitochondriá. Bez inzulínu permeabilita bunkovej membrány na glukózu klesá 20-násobne a bunky umierajú z hladovania a prebytočný cukor rozpustený v krvi jedmi telo.

Zhoršenie sekrécie inzulínu spôsobené deštrukciou beta buniek - absolútny nedostatok inzulínu - je kľúčovým prvkom v patogenéze diabetes mellitus 1. typu. Porušenie účinku inzulínu na tkanivo - relatívny nedostatok inzulínu - má dôležité miesto vo vývoji diabetu 2. typu.

História objavenia inzulínu je spojená s menom ruského lekára I.M. Sobolev (druhá polovica 19. storočia), ktorý dokázal, že hladina cukru v ľudskej krvi je regulovaná špeciálnym hormónom pankreasu.

V roku 1922 bol inzulín izolovaný z pankreasu zvieraťa prvýkrát predstavený desaťročnému diabetickému chlapcovi. výsledok prevýšil všetky očakávania a o rok neskôr americká firma Eli Lilly uvoľnila prvý zvierací inzulínový prípravok.

Po obdržaní prvej priemyselnej šarže inzulínu v najbližších niekoľkých rokoch bol pokrytý obrovský spôsob izolácie a čistenia. V dôsledku toho bol hormón dostupný pre pacientov s diabetom 1. typu.

V roku 1935 optimalizoval dánsky výskumník Hagedorn pôsobenie inzulínu v tele navrhnutím predĺženého lieku.

Prvé kryštály inzulínu boli získané v roku 1952 a v roku 1954 anglický biochemik G.Senger dešifroval štruktúru inzulínu. Vývoj spôsobov purifikácie hormónu od iných hormonálnych látok a produktov degradácie inzulínu umožnil získať homogénny inzulín nazývaný jednozložkový inzulín.

Na začiatku 70. rokov. Sovietskí vedci A. Yudaev a S. Shvachkin navrhli chemickú syntézu inzulínu, avšak realizácia tejto syntézy v priemyselnom meradle bola drahá a nerentabilná.

V budúcnosti dochádza k postupnému zlepšeniu stupňa čistenia inzulínov, čo znižuje problémy spôsobené alergiami na inzulín, zhoršenou funkciou obličiek, poškodením zraku a odolnosťou voči inzulínu. Na substitučnú terapiu bol potrebný najúčinnejší hormón u diabetes mellitus - homológny inzulín, to znamená ľudský inzulín.

V 80-tych rokoch umožnili pokroky v molekulárnej biológii syntetizovať oba ľudské inzulínové reťazce s použitím E. coli, ktoré sa potom spojili do biologicky aktívnej molekuly hormónu a rekombinantný inzulín sa získal na Ústave bioorganickej chémie Ruskej akadémie vied s použitím genetických kmeňov E. coli.

Použitie afinitnej chromatografie významne znížilo obsah kontaminujúcich proteínov v prípravku s vyššou molekulovou hmotnosťou ako inzulín. Takéto proteíny zahŕňajú proinzulín a čiastočne štiepené proinzulíny, ktoré sú schopné indukovať produkciu antiinzulínových protilátok.

Použitie ľudského inzulínu od samého začiatku liečby minimalizuje výskyt alergických reakcií. Ľudský inzulín sa absorbuje rýchlejšie a bez ohľadu na formu liečiva má kratšie trvanie účinku ako zvierací inzulín. Ľudské inzulíny sú menej imunogénne ako bravčové, najmä zmiešané hovädzie a prasacie inzulíny.

1. Typy inzulínu

Inzulínové prípravky sa líšia v stupni čistenia; zdroj príjmu (hovädzí dobytok, ošípané, človek); látky pridané k roztoku inzulínu (predĺženie jeho účinku, bakteriostatiká atď.); koncentrácie; hodnota pH; možnosť zmiešania ICD s SDI.

Inzulínové prípravky sa líšia podľa zdrojov. Prasa a hovädzí inzulín sa odlišuje od ľudského zloženia aminokyselín: hovädzieho dobytka v troch aminokyselinách a prasa v jednom. Nie je prekvapujúce, že pri liečbe hovädzím inzulínom sa nežiaduce reakcie vyskytujú oveľa častejšie ako pri liečbe ošípanými alebo ľudským inzulínom. Tieto reakcie sú vyjadrené v imunologickej rezistencii na inzulín, alergii na inzulín, lipodystrofii (zmena podkožného tuku v mieste vpichu injekcie).

Napriek zjavným nevýhodám hovädzieho inzulínu sa stále používa vo svete. A napriek tomu imunologické nedostatky hovädzieho inzulínu sú zrejmé: v žiadnom prípade sa neodporúča predpisovať pacientom s novo diagnostikovaným diabetes mellitus, tehotnými ženami alebo krátkodobou inzulínovou liečbou, napríklad v perioperačnom období. Negatívne vlastnosti hovädzieho inzulínu sa tiež zachovávajú pri použití v zmesi s ošípanými, preto by sa na liečbu týchto kategórií pacientov nemali použiť aj zmiešané inzulíny (ošípané + hovädzí dobytok).

Prípravky ľudského inzulínu na chemickú štruktúru sú úplne identické s ľudským inzulínom.

Hlavným problémom biosyntetickej metódy na získanie ľudského inzulínu je úplné čistenie konečného produktu od najmenších nečistôt použitých mikroorganizmov a ich metabolických produktov. Nové metódy kontroly kvality zabezpečujú, že ľudské biosyntetické inzulíny vyššie uvedených výrobcov neobsahujú žiadne škodlivé nečistoty; takže stupeň ich čistenia a účinnosť znižovania glukózy spĺňajú najvyššie požiadavky a sú takmer rovnaké. Akékoľvek nežiaduce vedľajšie účinky, v závislosti od nečistôt, tieto lieky nemajú inzulín.

V súčasnosti sa v lekárskej praxi používajú tri typy inzulínov:

- krátky dosah s rýchlym nástupom účinku;

- priemerná dĺžka trvania akcie;

- dlhé pôsobenie s pomalým účinkom.

Tabuľka 1. Charakteristika komerčných inzulínových prípravkov

Krátkodobo pôsobiaci inzulín (ICD) - bežný inzulín - je krátkodobo pôsobiaci kryštalický zinok-inzulín, ktorý je rozpustný v neutrálnom pH, ktorého účinok sa vyvinie do 15 minút po subkutánnom podaní a trvá 5 až 7 hodín.

Prvý dlhší inzulín (SDI) bol vytvorený na konci 30-tych rokov, takže pacienti mohli podávať injekcie menej často, ako pri použití samotnej ICD, ak je to možné raz denne. Na zvýšenie trvania účinku sa všetky inzulínové prípravky modifikujú a pri rozpustení v neutrálnom médiu tvoria suspenzie. Obsahujú protamín vo fosfátovom tlmivom roztoku - protamínový zinok-inzulín a NPH (neutrálny protamín Hagedorn) - NPH-inzulín alebo rôzne koncentrácie zinku v acetátovom pufri - inzulín ultralente, páska, sedmička.

Inzulínové prípravky s stredným trvaním obsahujú protamín, čo je proteín s priemernou molekulovou hmotnosťou m. 4400, bohatý na arginín a odvodený od pstruha dúhového. Na tvorbu komplexu sa vyžaduje pomer protamínu a inzulínu 1:10. po subkutánnom podaní proteolytické enzýmy zničia protamín, čo umožňuje vstrebávanie inzulínu.

NPH-inzulín nemení farmakokinetický profil regulačného inzulínu zmiešaného s ním. NPH-inzulín je výhodnejší ako inzulínová páska ako zložka priemerného trvania účinku v terapeutických zmesiach obsahujúcich bežný inzulín.

Vo fosfátovom tlmivom roztoku všetky inzulíny ľahko tvoria kryštály so zinkom, ale iba kryštály hovädzieho inzulínu sú dostatočne hydrofóbne na poskytnutie pomalého a trvalého uvoľňovania inzulínu charakteristického pre ultra-lent. Kryštály zinku prasačeného inzulínu sa rozpúšťajú rýchlejšie, účinok je skorší, trvanie účinku je kratšie. Preto nie je žiadna liečivá ultrazvuk obsahujúca iba prasačí inzulín. Jedenkrát zložený inzulín z ošípaných sa vyrába pod názvom inzulínová suspenzia, inzulínová neutrálna látka, inzulín izofán, inzulín-aminochinurid.

Inzulínová páska je zmesou 30% inzulínu semilentného (amorfného zrazeniny inzulínu s iónmi zinku v acetátovom pufri, ktorého účinok sa rozptyľuje pomerne rýchlo) so 70% inzulínového ultraleptátu (zle rozpustný kryštalický zinokinzulín, ktorý má oneskorený nástup a predĺžený účinok). Tieto dve zložky poskytujú kombináciu s pomerne rýchlou absorpciou a stabilným dlhodobým účinkom, čím sa inzulínová páska stáva vhodným terapeutickým činidlom.

2. Získanie inzulínu

Ľudský inzulín sa môže vyrábať štyrmi spôsobmi:

1) úplnú chemickú syntézu;

2) extrakcia z pankreasu osoby (obidve tieto metódy nie sú vhodné z dôvodu neefektívnosti: nedostatočný vývoj prvej metódy a nedostatok surovín pre hromadnú výrobu druhou metódou);

3) semisyntetickou metódou s použitím enzýmovo-chemickej substitúcie na pozícii 30 B-reťazca alanínu aminokyseliny v prasačnom inzulíne s treonínom;

4) biosyntetickú metódu pre technológiu génového inžinierstva. Posledné dve metódy umožňujú získať vysoko čistý ľudský inzulín.

V súčasnosti sa ľudský inzulín získava hlavne dvoma spôsobmi: modifikáciou bravčového inzulínu metódou syntézy a enzymu a metódou genetického inžinierstva.

Inzulín bol prvý proteín získaný na komerčné účely s použitím technológie rekombinantnej DNA. Existujú dva hlavné prístupy k získaniu geneticky upraveného ľudského inzulínu.

V prvom prípade produkujú obidva reťazce oddelené (rôzne produkujúce kmene), po ktorých nasleduje zloženie molekuly (tvorba disulfidových mostíkov) a oddelenie izoforiem.

V druhom prípade prípravok vo forme prekurzora (proinzulín), po ktorom nasleduje enzymatické štiepenie trypsínom a karboxypeptidázou B na aktívnu formu hormónu. Najvýhodnejšie je v súčasnej dobe poskytnúť inzulín ako prekurzor poskytuje správne uzavretie disulfidových mostíkov (v prípade oddelených prijímacích reťazcov vykonaného po sebe nasledujúce cykly denaturácia, renaturace a oddelenie izoformy).

V obidvoch prístupoch je možné získať ako východiskové zložky (A a B reťazce, alebo proinzulín) ako súčasť hybridných proteínov. Okrem A- a B-reťazca alebo proinzulínu môže byť prítomné aj v zložení hybridných proteínov:

- proteínový nosič, ktorý poskytuje transport hybridného proteínu v periplazmatickom priestore bunky alebo kultivačného média;

- afinitnú zložku, čo značne uľahčuje výber hybridného proteínu.

Súčasne môžu byť obidva tieto zložky súčasne prítomné v zložení hybridného proteínu. Navyše pri vytváraní hybridných proteínov sa môže použiť princíp multidimenzality (to znamená, že niekoľko kópií cieľového polypeptidu je prítomných v hybridnom proteíne), čo umožňuje výrazne zvýšiť výťažok cieľového produktu.

V Spojenom kráľovstve boli ľudské inzulínové reťazce syntetizované použitím E.coli, ktoré boli potom spojené s biologicky aktívnou molekulou hormónu. Aby jednobunkový organizmus syntetizoval molekuly inzulínu na jeho ribozómiách, je potrebné dodať mu potrebný program, to znamená zaviesť hormónový gén.

Chemicky získať prekurzor biosyntézy programovania génov inzulínu alebo dvoch génov, programovať oddelene biosyntézu inzulínových reťazcov A a B.

Ďalším štádiom je zaradenie génu pre prekurzor inzulínu (alebo génov reťazca oddelene) do genómu E. coli, špeciálneho kmeňa E. coli pestovaného v laboratórnych podmienkach. Táto úloha sa vykonáva prostredníctvom genetického inžinierstva.

Plazmid sa izoluje z E. coli príslušným restrikčným enzýmom. Syntetický gén sa vloží do plazmidu (klonovanie s funkčne aktívnou C-koncovou časťou ß-galaktozidázy E. coli). Výsledkom je, že E. coli získa schopnosť syntetizovať proteínový reťazec pozostávajúci z galaktozidázy a inzulínu. Syntetizované polypeptidy sa chemicky štiepia z enzýmu a potom sa purifikujú. V baktériách sa na jednu bakteriálnu bunku syntetizuje približne 100 000 molekúl inzulínu.

Povaha hormonálnej látky produkovanej E. coli sa určuje tým, ktorý gén sa vloží do genómu jednobunkového organizmu. Ak klonovaného génu prekurzora inzulínu, baktérie syntetizuje inzulínový prekurzor, ktorý sa potom podrobí spracovaniu reštrikčnými enzýmami pre štiepenie prepitida s izoláciu C-peptidu, čím sa získa biologicky aktívne inzulín.

Na získanie purifikovaného ľudského inzulínu sa hybridný proteín izolovaný z biomasy podrobí chemicko-enzymatickej transformácii a zodpovedajúcej chromatografickej purifikácii (primárna, penetrujúca gél, aniónová výmena).

Rekombinantný inzulín bol získaný v Ústave RAS pomocou geneticky upravených kmeňov E. coli. Prekurzor, hybridný proteín exprimovaný v množstve 40% celkového bunkového proteínu, obsahujúci preproinzulín, sa uvoľňuje z pestovanej biomasy. Jeho transformácia na inzulín in vitro prebieha v rovnakej sekvencii ako in vivo - vedúci polypeptid je štiepený, preproinzulín je konvertovaný na inzulín cez oxidačné sulfitolýzy, nasleduje redukčné uzatvorenie troch disulfidových väzieb a enzymatická izolácia väzby C-peptidu. Po sérii chromatografických purifikácií, vrátane iónovej výmeny, gélu a HPLC, sa získa ľudský inzulín s vysokou čistotou a prirodzenou aktivitou.

Je možné použiť kmeňa plazmidmi integrovaným v nukleotidovej sekvencii exprimujúce fúzny proteín, ktorý sa skladá z lineárneho proinzulínu a pripojený k methioninový zvyšok na N-konci až do konca proteínu fragmentu Staphylococcus aureus.

Kultivácia nasýtenej biomasy buniek rekombinantného kmeňa zabezpečuje začiatok produkcie hybridného proteínu, ktorého izolácia a následná transformácia v trubici vedie k inzulínu.

Ďalšia možnosť je tiež možná: v bakteriálnom expresnom systéme sa uvádza fúzny rekombinantný proteín pozostávajúci z ľudského proinzulínu a polyhistidínového chvosta pripojeného k nemu cez metionínový zvyšok. Izoluje sa pomocou chelátovej chromatografie na Ni-agarózových kolónach z inklúznych teliesok a štiepi sa bromidom kyanogénu.

Izolovaný proteín je S-sulfonovaný. Mapovanie a hmotnostné spektrometrická analýza výsledného proinzulínu sa čistí iónovo-výmennou chromatografiou na anexu a RP (reverzná fáza) HPLC (HPLC) ukázala prítomnosť disulfidových mostíkov, čo zodpovedá disulfidických mostíkov prirodzeného ľudského proinzulínu.

Nedávno sa pozornosť venovala zjednodušeniu postupu výroby rekombinantného inzulínu metódami genetického inžinierstva. Napríklad je možné získať fúzny proteín pozostávajúci z vedúceho peptidu interleukínu 2 viazaného na N-koniec proinzulínu cez lyzínový zvyšok. Proteín je účinne exprimovaný a lokalizovaný v inklúznych telách. Po izolácii sa proteín štiepi trypsínom za vzniku inzulínu a C-peptidu.

Výsledný inzulín a C-peptid boli purifikované pomocou RP HPLC. Pri vytváraní fúznych štruktúr je hmotnostný pomer nosičového proteínu k cieľovému polypeptidu veľmi významný. C-peptidy sú spojené princípom hlavovej koncovej oblasti s použitím aminokyselinových dištantov nesúcich reštrikčné miesto Sfil a dvoch arginínových zvyškov na začiatku a na konci distančného média na následné štiepenie proteínu trypsínom. HPLC štiepiace produkty ukazujú, že štiepenie C-peptidu je kvantitatívne a umožňuje sa použiť spôsob multimérnych syntetických génov na získanie cieľových polypeptidov v priemyselnom meradle.

Diabetes mellitus je chronické ochorenie spôsobené absolútnym alebo relatívnym nedostatkom inzulínu. Je charakterizovaná hlbokou metabolickou poruchou sacharidov s hyperglykémiou a glukozúriou, ako aj s inými metabolickými poruchami v dôsledku mnohých genetických a vonkajších faktorov.

Doterajší inzulín slúži ako radikál a vo väčšine prípadov je jediným spôsobom, ako zachovať život a postihnutie ľudí s cukrovkou. Pred prijatím a uvedením inzulínu na kliniku v rokoch 1922-1923. Pacienti s diabetes mellitus typu I čakali na smrteľný výsledok počas jedného až dvoch rokov od nástupu ochorenia, a to napriek používaniu najsilnejších diét. Pacienti s diabetes mellitus typu I potrebujú celoživotnú substitučnú liečbu inzulínom. Ukončenie z dôvodu rôznych dôvodov pravidelného zavádzania inzulínu vedie k rýchlemu rozvoju komplikácií a bezprostrednej smrti pacienta.

V súčasnosti sa diabetes z hľadiska prevalencie nachádza na 3. mieste po kardiovaskulárnych a onkologických ochoreniach. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie je prevalencia cukrovky medzi dospelými obyvateľmi vo väčšine regiónov sveta 2 až 5% a existuje tendencia zvyšovať počet pacientov takmer dvakrát za 15 rokov. Napriek očividnému pokroku v oblasti zdravotnej starostlivosti ročne počet pacientov závislých od inzulínu narastá a v súčasnosti len v Rusku je asi 2 milióny ľudí.

Vytvorenie liekov domáceho ľudského genetického inzulínu otvára nové možnosti riešenia mnohých problémov diabetológie v Rusku, aby zachránili životy miliónov ľudí s cukrovkou.

Biotechnológia: učebnica pre stredné školy / Ed. NS Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Vysoká škola, 1987, s. 15-25.

Genetické inžinierstvo ľudský inzulín. Zlepšenie účinnosti chromatografickej separácie pomocou princípu bifunkcie. / Romanchikov, AB, Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, AM, Vulfson, A.N. Bioorganická chémia, 1997 - 23, č. 2

Glick B., Pasternak J. Molekulárna biotechnológia. Princípy a aplikácia. M.: Mir, 2002.

Egorov N. S., Samuilov V. D. Moderné spôsoby vytvárania priemyselných kmeňov mikroorganizmov // Biotechnológia. Vol. 2. M.: Vysoká škola, 1988. 208 s.

Imobilizácia trypsínu a karboxypeptidázy B na modifikovanom oxide kremičitom a ich použitie na konverziu rekombinantného ľudského proinzulínu na inzulín. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. Chemické liečivá. J., 1995, 29, č. 1, str. 61-64.

Molekulárna biológia. Štruktúra a funkcia proteínov / Stepanov V. M. / / Moskva, stredná škola, 1996.

Základy farmaceutickej biotechnológie: Študijná príručka / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-na-Don: Phoenix; Tomsk: Vydavateľstvo NTL, 2006.

Syntéza fragmentov inzulínu a štúdium ich fyzikálno-chemických a imunologických vlastností. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. Bioorganic Chemistry, 1997-23, č. 12, str. 953-960.

Predpisy pre výrobu geneticky modifikovanej inzulínovej metódy

Domov> Prezentácia> Medicína, zdravie

Štátna vzdelávacia inštitúcia

vyššieho odborného vzdelávania

Kurskská štátna lekárska univerzita

Federálna agentúra pre zdravie a sociálny rozvoj

Katedra farmaceutickej technológie

na získanie geneticky modifikovaného inzulínu s použitím biotechnológie rDNA

5. ročník študentov 5 skupín

Ph.D., senior učiteľ Maravina I.N.

Časť I. Charakteristiky konečného výrobku 3

Oddiel II. Charakteristika surovín 5

Oddiel III. Schéma chemickej výroby 6

Časť IV. Technologický plán výroby 7

Časť V. Graf výroby a špecifikácia

Oddiel VI. Procesné vyhlásenie 10

Oddiel VII. Metódy analýzy 14

Oddiel VIII. Bezpečnosť, požiarna bezpečnosť,

priemyselná sanitácia 16

Časť IX. Zoznam výrobných pokynov 17

Časť I. Charakteristiky konečného výrobku

Suchá inzulínová biomasa

Popis. Inzulínové roztoky sú číra, bezfarebná alebo slabo žltkastá kyslá kvapalina (pH 2,0-3,5), ktorá sa pripravuje zriedením kryštalického inzulínu vo vode okyslenej kyselinou chlorovodíkovou s prídavkom glycerolu a 0,25-0,30% roztoku fenolu alebo trikrezolu na konzervovanie.

Hypoglykemické činidlo, krátko pôsobiaci inzulín. Interakcia so špecifickým receptorom vo vonkajšej membráne buniek vytvára komplex inzulínu a receptorov. Prostredníctvom aktivácie biosyntézy cAMP v tukových bunkách a pečeňových bunkách alebo priamo penetrujúcich svalových bunkách stimuluje komplex inzulínu a receptorov intracelulárne procesy vrátane syntéza mnohých kľúčových enzýmov (hexokináza, pyruvát kináza, glykogén syntetáza atď.). Zníženie glukózy v krvi je dôsledkom zvýšenia jej vnútrobunkového transportu, zvýšenej absorpcie a absorpcie tkanivami, stimulácie lipogenézy, glykogenézy, syntézy bielkovín, zníženia produkcie glukózy v pečeni atď. Trvanie účinku inzulínových prípravkov je hlavne vďaka absorpcii faktorov (z dávky, spôsobu a miesta vpichu). Po p / na začiatok účinku - po 0,5 h, maximálny účinok - po 1 až 3 hodinách, trvanie účinku - 8 hodín.

Diabetes mellitus 1. typu (závislý od inzulínu). Diabetes mellitus typu 2 (neinzulín-dependentný): stupeň rezistencie na perorálne hypoglykemické lieky, čiastočná rezistencia na tieto lieky (počas kombinovanej liečby), interkurentné ochorenia, tehotenstvo.

Na začiatku liečby - zhoršenie zraku, opuch končatín. So zavedením príliš veľkých dávok inzulínu alebo porušením stravy (preskakovaním jedla) a nadmerným cvičením hypoglykémia (studený pot, bledá pokožka, nervozita, tras, úzkosť, nadmerná únava alebo slabosť, dezorientácia, závrat, bolesť hlavy, výrazný pocit hladu, dočasné zhoršenie zraku, nevoľnosť, tachykardia, závažné prípady - strata vedomia, kóma). Systémové alergické reakcie: zvýšené potenie, vracanie, ťažkosti s dýchaním, palpitácie, závrat.

Čas použiteľnosti - 1 rok od dátumu výroby.

Oddiel II. Charakteristika surovín

Reťazce génov kódujúcich syntézu reťazcov A a B

Chemicky syntetizované

Kultúra musí byť čistá

Štvorvrstvové papierové vrecká

Tkaniny bavlneným pásom

Oddiel III. Schéma chemickej výroby

Neprítomné chemické transformácie vo výrobe geneticky modifikovaného inzulínu.

Oddiel IV Technologická schéma výroby inzulínu

Príprava priestorov a zariadení

Výroba sanitárneho spracovania

Príprava technologického odevu

Syntéza reťazcov A a B

Zavedenie génov do plazmidu

Zavedenie r-DNA do permisívnej bunky

Príprava živín

Kultivačná suspenzná kultúra

Získanie molekuly inzulínu

Podľa indikátorov FS

Schéma nástroja výroby a špecifikácia zariadenia

1 - Chemický reaktor

2 - Zavedenie génov do plazmidu

4 - Jednotka kontinuálnej sterilizácie

5 - Priemyselný bioreaktor

6 - Výber reťazí

7 - Chromatografická inštalácia

8 - získanie molekuly inzulínu

9 - sušiareň vymrazovaním

10 - Analytická tabuľka

Oddiel VI. Popis procesu

BP 1. Príprava vody

Membránové destilátory sú určené na získanie odsolenej vody, ktorá spĺňa požiadavky GOST 6709-97 "Destilovaná voda". Produktivita destilátov - od 3 do 15 l / hod (laboratórne inštalácie v ekonomickej kompletnej zostave) a tiež od 5-30 l / h (laboratórne inštalácie). Proces filtrácie zahŕňa nasledujúce etapy: predbežnú úpravu na aktívnom uhlí, membránovú filtráciu a deionizáciu vody použitím iónovo výmenných živíc. Predfilter odstraňuje suspendované častice, chlór, vysokomolekulárne organické látky a ióny ťažkých kovov z prichádzajúcej vody z vodovodu. Membránová filtrácia je založená na fenoméne reverznej osmózy, pri ktorej voda, pri prechode polopriepustnou membránou, je čistená zo solí rozpustených v nej, organických nečistotách s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako aj baktérií a mikroorganizmov. Na filtri s iónomeničovými živicami dochádza k úplnému čisteniu filtrátu z rozpustených solí.

BP 2. Sanitárne spracovanie výroby.

BP 2.1. Nasledujúce požiadavky sú umiestnené v priestoroch na výrobu sterilných liekových foriem:

Musí byť udržiavaná v bezchybnej čistote, podlieha povinnému dennému, ako aj bežnému čisteniu a pravidelným opravám;

Môže byť vystavený UV žiareniu na dezinfekciu vzduchu pomocou stacionárnych alebo prenosných žiaričov;

Musia mať osvetlenie, teplotu, vlhkosť a vetranie, ktoré nemajú priamy ani nepriamy negatívny vplyv na kvalitu hotových výrobkov;

Musí obsahovať minimum nevyhnutné na vykonanie výrobného procesu množstvo vybavenia a nábytku;

Párovanie medzi stenami, podlahou a stropom musí mať zaoblený tvar;

V priestoroch I. a II. Triedy čistoty by nemali existovať žiadne otvorené komunikácie, vzduchové kanály;

Priestory vyššej triedy čistoty by mali byť umiestnené v miestnosti nižšej triedy čistoty. Prístup personálu a surovín do čistého priestoru sa vykonáva iba prostredníctvom vzduchových brán, ktoré sú vybavené dodávkou sterilného vzduchu podľa schémy "zhora nadol";

Prenos hotového výrobku musí byť vykonaný pomocou dopravníka prechádzajúceho cez steny.

BP 2.2. Príprava zariadenia

Požiadavky na prípravu zariadenia:

Zariadenie musí byť navrhnuté a umiestnené tak, aby jeho prevádzka, údržba a opravy mohli byť vykonávané mimo "čistých" priestorov;

Zariadenia používané na prácu v aseptických podmienkach musia mať záznamové zariadenia na monitorovanie parametrov procesu a prítomnosť poplašných zariadení pre jeho poruchu;

Zariadenie sa musí vyčistiť, dezinfikovať av prípade potreby sterilizovať;

Zariadenie musí byť monitorované z hľadiska mikrobiologickej čistoty;

Pracovná plocha zariadenia by mala byť hladká, od netoxického a nekorozívneho materiálu.

BP 2.3. Školenie pracovníkov

Požiadavky na zamestnancov:

Personál musí mať minimálne znalosti o hygiene, sanitácii a pravidlách GMP;

Zamestnanci s infekčnými chorobami, otvorenými ranami na koži a nosičmi patogénnej mikroflóry nesmú pracovať;

Je zakázané hovoriť, jesť jedlo, rýchlo sa pohybovať na pracovisku;

Dôkladne dodržujte osobnú hygienu, odstráňte kozmetiku z tváre a odstráňte šperky pred vstupom do "čistého" priestoru.

Vezmite si sprchu, umyte a očistite ruky dezinfekčnými prostriedkami, nasaďte si sadu sterilného technologického oblečenia a obuvi.

BP 3. Syntéza reťazcov A a B.

Syntéza reťazcov sa uskutočňuje chemickou metódou. Reťazec A obsahuje 21 aminokyselinových zvyškov, zvyšky reťazca B - 30

BP 4. Zavedenie génov do plazmidu.

Aby plazmid prijal cudzí gén, jeho reťazec sa rozštiepi reštrikčnými enzýmami. Pre spojenie génov kódujúcich syntézu reťazcov A a B sa používajú oligosacharidové zvyšky rôznych dĺžok - linkery a adaptéry. Keď je molekula zatvorená, môžete ju zadať do permisívnej bunky.

BP 5. Zavedenie r-DNA do permisívnej bunky.

Zavedenie p = DNA do bunky E. coli sa uskutočňuje mikroinjekciou: plazmid obsahujúci vektorovú DNA sa vstrekuje do bunky E. coli so špeciálnou ultratenkou sklenenou ihlou.

TP 6. Príprava živného média

Hlavné živné médium pre kultiváciu kultúry E. coli je živica podľa Millera. Zloženie: hydrolyzát kazeínu, kvasnicový extrakt, chlorid sodný, agar-agar. Konečná hodnota pH (pri 25 ° C) je 7,0 ± 0,2. Použije sa tiež horčíkový vývar. Zloženie: Hydrolyzát Hottinger, chlorid sodný, destilovaná voda.

Sterilizácia živného média sa uskutočňuje v zariadení na kontinuálnu sterilizáciu - ONS. Živné médium postupne prechádza cez vykurovaciu časť, úložnú časť a chladiacu časť.

TP 7. Kultivácia suspenznej kultúry

Kultivácia v biokultúre sa uskutočňuje v bioreaktoroch, pričom suspenzná kultúra sa mieša kvôli prívodu vzduchu do bioreaktora. Proces sa uskutočňuje v polo-periodickom režime, kedy sa určitým množstvom čerstvého živného média neustále pridáva do bioreaktora a súčasne sa odoberá rovnaký objem bunkovej suspenzie.

TP 8. Izolácia tkanivovej kultúry.

Oddelenie tkanivovej kultúry od živného média sa uskutočňuje metódou sedimentácie (sedimentácie) v sedimentoch, hlbšia separácia je poskytovaná filtráciou jemnej metódy na zachovanie integrity kultivačných buniek.

Inzulín je čistený chromatografickými metódami: čelná, gélová permeácia, výmena aniónov. Purifikáciou inzulínu a jeho derivátov na sorbentoch so silnými vlastnosťami na výmenu katiónov (napríklad SP-Sepharose FF) sa môžu použiť pufrové systémy na báze octanu amónneho s nízkym obsahom močoviny (až do 2 M alebo menej).

TP 10. Získanie molekuly inzulínu

Vybrané a purifikované reťazce sú zložené a oxidované, čo zaisťuje tvorbu vhodných disulfidových mostíkov.

Sušenie produktu sa uskutočňuje v mrazničke.

TP 12. Hodnotenie kvality hotového výrobku.

Vzhľad (ako je opísané), aktivita (biologická metóda).

UMO 13. Balenie, označovanie, zásielka.

Aktivita inzulínu sa meria v jednotkách účinku (ED) alebo v medzinárodných jednotkách účinku (IU - ruština alebo IU - angličtina alebo UI - francúzština). 1 jednotka zodpovedá aktivite 1/24 mg (41,66 μg) kryštalického inzulínu.

V roku 1922 Frederick Banting navrhol, že jednotku pôsobenia inzulínu by sa mala považovať za počet kubických centimetrov pankreatického extraktu, ktorý priniesol zdravému králikovi hypoglykémiu s hladinou SC 2,5 mmol / l počas 2-4 hodín. O niečo neskôr v tom istom roku ten istý tím navrhol jednotku "myši" - množstvo inzulínu, ktoré bolo potrebné na to, aby polovica experimentálnej skupiny myší bola na kŕče (výskumníci tu pôvodne pôsobili analogicky s LD50).

V nasledujúcom roku Medzinárodný výbor pre normalizáciu prijal definíciu jednotky na pôsobenie inzulínu: "Množstvo inzulínu potrebné na zníženie hladiny glukózy v krvi na úroveň, pri ktorej začínajú záchvaty u králikov s hmotnosťou 2 kg, ktoré nedostávajú potravu do 24 hodín." Táto jednotka, na počesť Torontskej skupiny Banting a Best, bola nazvaná Toronto inzulínovou jednotkou akcie.

V roku 1925 bola zavedená prvá medzinárodná norma, ktorá stanovila, že jedna jednotka inzulínového účinku je množstvo zodpovedajúce 1/8 mg kryštalického inzulínu.

Vzhľadom na veľký pokrok v čistení inzulínu a nepríjemnosti použitia takejto veľkej jednotky v roku 1936 výbor Ligy národov schválil nový medzinárodný štandard pre činnosť inzulínu, ktorý prirovnal jednotku k 1/22 mg kryštalického inzulínu. V roku 1952 sa štandard opäť zmenil a jedna jednotka sa rovnala 1 / 24,5 mg kryštalického inzulínu a v roku 1958 sa nakoniec objavil štvrtý štandard (1 U sa rovná 1/24 mg kryštalického inzulínu). WHO v roku 1982 vykonala najnovšie úpravy normy, čo neovplyvnilo definíciu jednotky, ale týkalo sa len zmien súvisiacich so vznikom ľudského inzulínu geneticky upraveného.

Oddiel VIII. Bezpečnosť, požiarna bezpečnosť a

Každý pracovník a technický pracovník po prijatí diela musí absolvovať prvotnú inštrukciu. Primárna inštruktáž vykonáva prednášajúci alebo majster podľa nasledujúceho programu:

Hlavné ustanovenia právnych predpisov o ochrane práce, bezpečnosti, priemyselnej hygieny;

Účel a postup používania špeciálneho odevu a prostriedkov osobnej ochrany;

Povinnosti na pracovisku;

Požiadavky na riadnu organizáciu a údržbu pracoviska;

Všeobecné pravidlá elektrickej bezpečnosti, hodnota ventilácie a pravidlá používania ventilačných systémov;

Zoznámenie sa s technologickým procesom, zariadením a všetkými nebezpečnými objektmi.

Všetky elektrické zariadenia musia spĺňať požiadavky "Pravidiel pre prevádzku elektrických zariadení". Elektrické zariadenia musia byť uzemnené. Všetky výrobné a úžitkové miestnosti, zariadenia, zariadenia by mali byť vybavené hasiacimi zariadeniami a protipožiarnym zariadením.

Prijímanie neoprávnených osôb do obchodu je zakázané.

Časť IX. Zoznam výrobných pokynov

Pracovné pokyny pre hygienické ošetrenie priestorov.

Pokyny pre bezpečnosť, priemyselnú hygienu a protipožiarnu bezpečnosť.

Pokyny na prípravu, dodávku a príjem opravy zariadenia.

Pokyny na získanie surovín a pomocných materiálov;

Plán na odstránenie nehôd.

Pokyny na regeneráciu roztoku.

Pracovné pokyny pre obsluhu umývania, sušenia a sterilizácie fliaš.

Pokyny pre mechaniky týkajúce sa opravy a údržby potrubí.

Technológia výroby inzulínu

INSULIN.docx

Kapitola 1. Literárne preskúmanie

1.3. Injekčné striekačky, perá a dávkovače inzulínu

1.4 Technika vstrekovania inzulínu.............................................

Faktory ovplyvňujúce absorpciu a účinok inzulínu.........

1.6. Komplikácie inzulínovej terapie...........................................,

1.7. Obal inzulínu

1.8. Skladovanie inzulínu.

1.9. Moderné spôsoby na zlepšenie inzulínovej terapie.....

Kapitola 2. Experimentálna časť

Inzulín (z latinskej insulácie - ostrov) - peptidový hormón sa vytvára v beta bunkách ostrovčekov Langerhans pankreasu. Má mnohostranný účinok na metabolizmus takmer vo všetkých tkanivách.

Hlavnou funkciou inzulínu je zabezpečenie priepustnosti bunkových membrán pre molekuly glukózy. V zjednodušenej forme môžeme povedať, že nielen sacharidy, ale aj akékoľvek živiny sú nakoniec rozdelené na glukózu, ktorá sa používa na syntézu iných molekúl obsahujúcich uhlík a je jediným typom paliva pre bunkové elektrárne - mitochondriá. Bez inzulínu permeabilita bunkovej membrány na glukózu klesá 20-násobne a bunky umierajú z hladovania a prebytočný cukor rozpustený v krvi jedmi telo.

Zhoršenie sekrécie inzulínu spôsobené deštrukciou beta buniek - absolútny nedostatok inzulínu - je kľúčovým prvkom v patogenéze diabetes mellitus 1. typu. Porušenie účinku inzulínu na tkanivo - relatívny nedostatok inzulínu - má dôležité miesto vo vývoji diabetu 2. typu.

Počet ľudí s diabetes na celom svete je 120 miliónov (2,5% populácie). Každých 10 až 15 rokov sa počet pacientov zdvojnásobí. Podľa Medzinárodného inštitútu pre diabetes (Austrália) do roku 2010 bude na svete 220 miliónov pacientov. Na Ukrajine je približne 1 milión pacientov, z ktorých 10-15% trpí najťažším inzulín-dependentným diabetom (typ I). V skutočnosti je počet pacientov 2-3 krát vyšší v dôsledku skrytých nediagnostikovaných foriem.

História objavenia inzulínu je spojená s menom ruského lekára I.M. Sobolev (druhá polovica 19. storočia), ktorý dokázal, že hladina cukru v ľudskej krvi je regulovaná špeciálnym hormónom pankreasu.

V roku 1922 bol inzulín izolovaný z pankreasu zvieraťa prvýkrát predstavený desaťročnému diabetickému chlapcovi. výsledok prevýšil všetky očakávania a o rok neskôr americká firma Eli Lilly uvoľnila prvý zvierací inzulínový prípravok.

Po obdržaní prvej priemyselnej šarže inzulínu v najbližších niekoľkých rokoch bol pokrytý obrovský spôsob izolácie a čistenia. V dôsledku toho bol hormón dostupný pre pacientov s diabetom 1. typu.

V roku 1935 optimalizoval dánsky výskumník Hagedorn pôsobenie inzulínu v tele navrhnutím predĺženého lieku.

Prvé kryštály inzulínu boli získané v roku 1952 a v roku 1954 anglický biochemik G.Senger dešifroval štruktúru inzulínu. Vývoj spôsobov purifikácie hormónu od iných hormonálnych látok a produktov degradácie inzulínu umožnil získať homogénny inzulín nazývaný jednozložkový inzulín.

Na začiatku 70. rokov. Sovietskí vedci A. Yudaev a S. Shvachkin navrhli chemickú syntézu inzulínu, avšak realizácia tejto syntézy v priemyselnom meradle bola drahá a nerentabilná.

V budúcnosti dochádza k postupnému zlepšeniu stupňa čistenia inzulínov, čo znižuje problémy spôsobené alergiami na inzulín, zhoršenou funkciou obličiek, poškodením zraku a odolnosťou voči inzulínu. Na substitučnú terapiu bol potrebný najúčinnejší hormón u diabetes mellitus - homológny inzulín, to znamená ľudský inzulín.

V 80-tych rokoch umožnili pokroky v molekulárnej biológii syntetizovať oba ľudské inzulínové reťazce s použitím E. coli, ktoré sa potom spojili do biologicky aktívnej molekuly hormónu a rekombinantný inzulín sa získal na Ústave bioorganickej chémie Ruskej akadémie vied s použitím genetických kmeňov E. coli.

Cieľ mojej práce: Štúdium inzulínových prípravkov prezentovaných na našom trhu, ich výhody a nevýhody.

Úlohy: Posudzovanie procesu získavania inzulínu v priemyselnej výrobe.

Kapitola 1. Literárne preskúmanie

1.1 Získanie inzulínu

Ľudský inzulín sa môže vyrábať štyrmi spôsobmi:

1) úplnú chemickú syntézu;

2) extrakcia z pankreasu osoby (obidve tieto metódy nie sú vhodné z dôvodu neefektívnosti: nedostatočný vývoj prvej metódy a nedostatok surovín pre hromadnú výrobu druhou metódou);

3) semisyntetickou metódou s použitím enzýmovo-chemickej substitúcie na pozícii 30 B-reťazca alanínu aminokyseliny v prasačnom inzulíne s treonínom;

4) biosyntetickú metódu pre technológiu génového inžinierstva. Posledné dve metódy umožňujú získať vysoko čistý ľudský inzulín.

Zvážte biosyntetický príjem inzulínu z hľadiska výhod tejto metódy.

Takže výhody biosyntetického získania inzulínu.

Pred zavedením spôsobu výroby inzulínu s použitím rekombinantných mikroorganizmov do priemyslu bol len jeden spôsob, ako získať inzulín - z pankreasových žliaz dobytka a ošípaných. Inzulín pochádzajúci z pankreasu hovädzieho dobytka sa líši od ľudského inzulínu o 3 aminokyselinové zvyšky a inzulín získaný z prasacej žľazy je len jeden aminokyselinový zvyšok, to znamená, že je bližšie k ľudskému inzulínu. Avšak zavedením proteínov, ktoré sa líšia štruktúrou od ľudských proteínov, dokonca aj v takej malej expresii, sa môžu vyskytnúť alergické reakcie. Takýto inzulín ako cudzí proteín môže byť v krvi inaktivovaný aj výslednými protilátkami.

Navyše, na získanie 1 kg inzulínu sa vyžaduje 35 000 ošípaných (ak je známe, že ročná potreba inzulínu je 1 tona liečiva). Na druhej strane, rovnaké množstvo inzulínu môže byť biosynteticky získané biosyntézou v 25 kubickom fermentore za použitia rekombinantného mikroorganizmu Escherichia coli.

Biosyntetický spôsob získania inzulínu bol aplikovaný na začiatku 80. rokov

Zamyslimeme sa na schému na výrobu rekombinantného inzulínu (Eli Lilli-Eli-Lilly, Spojené štáty americké):

Stupeň 1. Chemickou syntézou boli vytvorené nukleotidové sekvencie, ktoré kódujú tvorbu A a B reťazcov, to znamená, že boli vytvorené syntetické gény.

2. etapa. Každý zo syntetických génov sa zavedie do plazmidu (gén syntetizujúci reťazec A sa zavedie do jedného plazmidu a do druhého plazmidu sa zavedie gén syntetizujúci gén B).

3. etapa. Zadajte gén kódujúci tvorbu enzýmu betagalaktozidázy. Tento gén je zahrnutý v každom plazmide, aby sa dosiahla intenzívna replikácia plazmidov.

4. etapa. Plazmidy sa zavádzajú do bunky Escherichia coli - Escherichia coli a získajú sa dve produkčné kultúry, jedna kultúra syntetizuje A reťazec, druhý reťazec B.

5. etapa. Do fermentora vložte dve kultúry. V stredu pridáme galaktózu, ktorá indukuje tvorbu enzýmu betagalaktozidázu. V tomto prípade sa plazmidy aktívne replikujú, vytvárajúc veľa kópií plazmidov, a preto mnohé gény syntetizujúce A a B reťazce.

6. etapa. Bunky lyžujú, vylučujú A a B reťazce, ktoré sú spojené s betagalaktozidázou. Všetko sa spracuje bromidom kyanogénu a reťazce A a B sa odštiepia od beta-galaktozidázy. Potom vykonajte ďalšie čistenie a výber reťazcov A a B.

7. etapa. Cysteínové zvyšky sú oxidované, viazané a inzulín pripravené.

Inzulín získaný touto cestou je ľudský inzulín vo svojej štruktúre, ktorý od samého začiatku liečby minimalizuje výskyt alergických reakcií.

Na získanie purifikovaného ľudského inzulínu sa hybridný proteín izolovaný z biomasy podrobí chemicko-enzymatickej transformácii a vhodnému chromatografickému čisteniu (čelná, penetrujúca gél, aniónová výmena).

Rekombinantný inzulín bol získaný na Ústave ruskej akadémie vied pomocou geneticky upravených kmeňov E. coli, pričom tento spôsob spočíva v syntéze jeho biologického prekurzora proinzulínu, ktorý umožňuje vykonať oddelenú syntézu reťazcov inzulínu A a B. Na výrobu proinzulínovej časti molekuly v E. coli. plazmid sa zavedie (je získaný vložením prirodzenej alebo cudzej DNA - tak sa získa molekula rekombinantnej RNA). Plazmid poskytuje syntézu rekombinantného proteínu, ktorý je vedúcou sekvenciou a fragmentom proteínu, rovnako ako ľudský proinzulín s metionínovým zvyškom (aminokyselinou) medzi nimi. Proinzulínová časť molekuly sa oddelí pôsobením brómu v kyseline octovej (štiepenie sa uskutočňuje selektívne - metionínovým zvyškom). Zmes (proinzulínová časť a vedúca sekvencia) sa oddelí chromatografiou. V ďalšom štádiu sa vo výslednej sekvencii proinzulínu uskutoční správne vzájomné usporiadanie reťazcov A a B, ktoré sa uskutočňuje centrálnou časťou peptid C. V ďalšom stupni sa peptid viažuci C izoluje enzymatickou metódou. Po sérii chromatografických purifikácií, vrátane iónovej výmeny, gélu a HPLC, dostávam vysoko čistý ľudský inzulín a prirodzenú aktivitu.

Kontrola kvality geneticky upraveného inzulínu zahŕňa kontrolu ďalších indikátorov charakterizujúcich stabilitu rekombinantného kmeňa a plazmidu, absenciu cudzieho genetického materiálu v prípravku, identitu exprimovaného génu atď.

1.2 Inzulínové prípravky

Inzulínové prípravky sa líšia podľa zdrojov. Prasa a hovädzí inzulín sa odlišuje od ľudského zloženia aminokyselín: hovädzieho dobytka v troch aminokyselinách a prasa v jednom. Nie je prekvapujúce, že pri liečbe hovädzím inzulínom sa nežiaduce reakcie vyskytujú oveľa častejšie ako pri liečbe ošípanými alebo ľudským inzulínom. Tieto reakcie sú vyjadrené v imunologickej rezistencii na inzulín, alergii na inzulín, lipodystrofii (zmena podkožného tuku v mieste vpichu injekcie).

Napriek zjavným nevýhodám hovädzieho inzulínu sa stále používa vo svete. A napriek tomu imunologické nedostatky hovädzieho inzulínu sú zrejmé: v žiadnom prípade sa neodporúča predpisovať pacientom s novo diagnostikovaným diabetes mellitus, tehotnými ženami alebo krátkodobou inzulínovou liečbou, napríklad v perioperačnom období. Negatívne vlastnosti hovädzieho inzulínu sa tiež zachovávajú pri použití v zmesi s ošípanými, preto by sa na liečbu týchto kategórií pacientov nemali použiť aj zmiešané inzulíny (ošípané + hovädzí dobytok).

Prípravky ľudského inzulínu na chemickú štruktúru sú úplne identické s ľudským inzulínom.

Hlavným problémom biosyntetickej metódy na získanie ľudského inzulínu je úplné čistenie konečného produktu od najmenších nečistôt použitých mikroorganizmov a ich metabolických produktov. Nové metódy kontroly kvality zabezpečujú, že ľudské biosyntetické inzulíny vyššie uvedených výrobcov neobsahujú žiadne škodlivé nečistoty; takže stupeň ich čistenia a účinnosť znižovania glukózy spĺňajú najvyššie požiadavky a sú takmer rovnaké. Akékoľvek nežiaduce vedľajšie účinky, v závislosti od nečistôt, tieto lieky nemajú inzulín.

Inzulínové prípravky, v závislosti od nástupu a trvania účinku, sú rozdelené do nasledujúcich skupín:
1) inzulíny rýchleho a ultra krátkeho účinku;
2) krátkodobé inzulíny ("jednoduché" inzulíny);
3) stredne dlhé inzulíny ("stredne" inzulíny);
4) dlhodobo pôsobiace inzulíny;
5) "zmiešané" inzulíny - kombinácia inzulínov s rôznym trvaním účinku.

Počet inzulínových preparátov s rôznymi názvami je niekoľko desiatok a každoročne sa pridávajú nové názvy inzulínu z rôznych zahraničných a v posledných rokoch domácich farmaceutických spoločností.

Rýchle a ultra krátke inzulíny

Rýchle a ultra krátke inzulíny v súčasnosti obsahujú tri nové lieky - lispro (humalog), aspart (novoid, novológa) a glulissin (apidra). Ich zvláštnosťou je rýchlejší začiatok a koniec akcie v porovnaní s obvyklým "jednoduchým" inzulínom človeka. Rýchly nástup účinku znižovania hladiny glukózy u nových inzulínov je spôsobený ich zrýchlenou absorpciou z podkožného tuku. Vlastnosti nových inzulínov umožňujú skrátiť časový interval medzi injekciami a príjmom potravy, znížiť hladinu glykémie po skončení výživy a znížiť výskyt hypoglykémie.

Nástup účinku lizpro, aspart a glulizín je v rozmedzí od 5 do 10-15 minút, maximálny účinok (vrcholový účinok) - po 60 minútach trvanie účinku - 3 - 5 hodín. Tieto inzulíny sa podávajú 5 až 15 minút pred jedlom alebo tesne pred ním. Bolo zistené, že podávanie inzulínu lispro ihneď po jedle poskytuje aj dobrú kontrolu glykémie. Je však dôležité mať na pamäti, že podávanie týchto inzulínov 20 až 30 minút pred jedlom môže viesť k hypoglykémii.

Pacienti, ktorí prejdú na zavedenie týchto inzulínov, musia kontrolovať hladiny glykémie častejšie, kým sa neučia porovnávať množstvo spotrebovaných sacharidov a dávky inzulínu. Dávky liekov sú teda individuálne nastavené.

Ak sa používa iba humalog (inzulín lispro), nová rýchlosť alebo nováčik (inzulín aspart) alebo apidra (inzulín glulizín), môžu sa podávať 4-6 krát denne a v kombinácii s dlhodobo pôsobiacimi inzulínmi 3 krát denne. Nadbytočná jednorazová dávka 40 U je povolená vo výnimočných prípadoch. Tieto inzulíny, ktoré sú dostupné v injekčných liekovkách, môžu byť zmiešané v rovnakej striekačke s prípravkami na ľudský inzulín s dlhším trvaním účinku. Keď sa tento vysokorýchlostný inzulín zozbiera najprv do striekačky. Injekcia je žiaduce ihneď po zmiešaní. Tieto inzulíny vyrobené v náplniach (špeciálne rukávy) nie sú určené na prípravu zmesí s akýmkoľvek iným inzulínom.

To je dôležité!
Nové vysokorýchlostné inzulíny sú vhodné pre pacientov s aktívnym životným štýlom, ich použitie sa odporúča pri akútnych infekciách, emočnom strese, zvyšovaní množstva sacharidov v potravinách, užívaní liekov na podporu hyperglykémie (hormóny štítnej žľazy, kortikosteroidy - prednizolón atď.) S inými neznášanlivosťami inzulínových prípravkov alebo post-nutričnej hyperglykémie, ktorá je zle podliehať pôsobeniu iných inzulínov. Je potrebné opäť zdôrazniť, že rýchlo pôsobiace inzulíny by sa mali používať v priamom spojení s príjmom potravy.