Oswajamy biotechnologię (IX) — produkcja leków

advertisement
Oswajamy biotechnologię (IX) —
produkcja leków
Produkcja leków, czyli o tym w jaki sposób człowiek skłonił bakterie do
syntezy ludzkiej insuliny
Boimy się wprowadzania obcych genów do organizmów żywych, ale czy
zdajemy sobie sprawę, że techniki inżynierii genetycznej są powszechnie
wykorzystywane do produkcji wielu leków dostępnych na rynku? Dzięki
wykorzystaniu zdobyczy biotechnologii molekularnej możliwa stała się
produkcja ludzkich hormonów (na przykład insuliny) poza naszym
organizmem. Czy warto nadal obawiać się modyfikacji genetycznych bakterii?
Insulina jest hormonem regulującym poziom cukru we krwi. W naszym organizmie
produkowana jest przez komórki β wysepek Langerhansa trzustki. Chorzy na cukrzycę
potrzebują regularnych zastrzyków insuliny, ponieważ ich organizmy nie wytwarzają jej wcale
(typ I) lub wytwarzają jej zbyt mało w stosunku do potrzeb organizmu (typ II). W 1921 roku
Frederick Grant Banting i Charles Herbert Best odkryli rolę insuliny w regulowaniu poziomu
glukozy we krwi, co sprawiło, że wytwarzanie tego hormonu stało się istotną gałęzią przemysłu
farmaceutycznego.
Początkowo insulina produkowana była wyłącznie z trzustek zwierząt rzeźnych: bydła i świń,
ponieważ regulacja poziomu cukru we krwi zachodzi w podobny sposób u wszystkich ssaków.
W efekcie uzyskiwano hormon zwierzęcy różniący się od ludzkiego. Świńska insulina różni się
jednym, natomiast krowia trzema na 51 aminokwasów budujących to białko. Różnice te mogły
powodować u pacjentów różne niepożądane efekty, ponieważ miały wpływ na działanie
hormonu, jego wchłanianie, a nawet mogły powodować alergie.
Z chemicznego punktu widzenia insulina jest białkiem małym i prostym. Zbudowana jest z
dwóch łańcuchów polipeptydowych A i B, połączonych mostkami dwusiarczkowymi. Łańcuch A
tworzy 21, a łańcuch B — 30 aminokwasów. Gen kodujący to białko znajduje się na 11
chromosomie i zbudowany jest ze 153 par zasad (63 pary zasad kodują łańcuch A, natomiast 90
— łańcuch B).
Cukrzyca nazywana jest epidemią XXI wieku, jednak już w XX wieku stała się istotnym
problemem. Na początku lat osiemdziesiątych dwudziestego stulecia zrewolucjonizowano
produkcję insuliny, a wykorzystano do tego celu metody inżynierii genetycznej. W 1982 roku
korporacja Eli Lilly zaczęła produkować ludzką insulinę (tak zwaną humulinę), która stała się
pierwszym zatwierdzonym farmaceutykiem produkowanym dzięki wykorzystaniu technologii
rekombinowanego DNA.
Dzięki praktycznemu wykorzystaniu technik inżynierii genetycznej możliwa stała
się produkcja leków przez E. coli. Jedna z metod wytwarzania ludzkiej insuliny opiera się
na produkcji dwóch łańcuchów insuliny (A i B) oddzielnie w gram ujemnych bakteriach
Escherichia coli. Dwa geny kodujące każdy z łańcuchów są włączane do plazmidów, czyli
małych, kolistych, bakteryjnych cząsteczek DNA . Tak przygotowane plazmidy są
wykorzystywane do transformacji E. coli. Bakterie następnie rozmnażają się w bioreaktorach, w
pożywce zawierającej niezbędne składniki pokarmowe i mineralne oraz przy zachowaniu
odpowiedniej temperatury. W takich sprzyjających warunkach syntetyzują poszczególne
łańcuchy ludzkiej insuliny. Następnie wyprodukowane przez bakterie białka są ekstrahowane i
oczyszczane. Łańcuchy A i B po wymieszaniu łączą się za pośrednictwem mostków
dwusiarczkowych — w ten sposób powstaje humulina.
Ludzka insulina produkowana przez bakterie jest taka sama, jak ta syntetyzowana przez ludzki
organizm. Fakt ten zredukował możliwość zaistnienia komplikacji i efektów ubocznych po
zastosowaniu tego preparatu. Innym możliwym do zaistnienia problemem było zagrożenie
skażenia końcowego produktu białkowego komórkami lub toksynami bakteryjnymi. Jednak i to
niebezpieczeństwo zostało wyeliminowane poprzez zastosowanie procesu oczyszczania.
Dzięki wykorzystaniu inżynierii genetycznej możliwa stała się produkcja insuliny na masową
skalę. Lek produkowany w ten sposób jest bezpieczniejszy i łatwiej dostępny niż jego
poprzednik produkowany ze zwierzęcych trzustek. Czego chcieć więcej?
Katarzyna Kamel
Źródło:
http://www.madehow.com/Volume-7/Insulin.html
http://www.discoveriesinmedicine.com/Hu-Mor/Insulin.html
http://www.littletree.com.au/dna.htm
Dzięki praktycznemu wykorzystaniu technik inżynierii genetycznej
możliwa stała się produkcja leków przez E. coli
Już wkrótce Probiotyki – z czym to się je? Olgi Andrzejczak
Data publikacji: 10.08.2011r.
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

66+6+6+

2 Cards basiek49

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Create flashcards