loader

Põhiline

Võimsus

Insuliini tootmise tehnoloogia

Insuliin on üks inimorganismi poolt iseenesest toodetud hormoonidest, täpsemalt pankreasest. Selle aine sekretsiooni rikkumine toob kaasa sellise tõsise haiguse nagu diabeet. Selle raviks kasutatakse sünteetilist hormooni, mis on pikka aega isoleeritud kariloomade pankreast. Samas on juba mõnda aega kasutatud insuliini tootmist väga levinud bakteri, Escherichia coli või pärmseened abil. Selle meetodi abil saate vältida võõrvalgu poolt põhjustatud allergilisi reaktsioone, millel on inimesest veidi erinevus.

Tehnoloogiline kava

loading...

Insuliini tootmistehnoloogia hõlmab biotehnoloogia toodete tootmise kõiki peamised etapid. Tulemuseks on kristalliline lõpp-produkt, mida seejärel kasutatakse süstimislahuste valmistamiseks, mida kasutatakse I ja II tüüpi suhkurtõve raskete vormide raviks. Selle hormooni peamine toime organismis avaldub veres sisalduva glükoosi taseme vähenemisele.

Insuliini tootmise etapid on järgmised:

  • Esialgne Ta teostab selliseid toiminguid nagu vee ja õhu ettevalmistamine ja puhastamine, tööstusruumide puhastamine ja seadmete steriliseerimine, personali kontrollimine, käte töötlemine ning steriilsete kingade ja rõivaste väljaandmine. Samuti esialgsel etapil viiakse läbi molekulide ahelate esmane keemiline süntees, millest insuliinivalku kogutakse kokku. A-ahel sisaldab 21 aminohappejääki ja ahel B sisaldab 30 aminohapet.
  • Toitainete lahuste ja rakukultuuri ettevalmistamine. Et elusrakk toota vajalikku ühendit, sisestatakse vastav geen. Selleks lõigatakse plasmiid spetsiifiliste ensüümide abil, piiravad need ja nendesse ühendatakse vajalike ühendite sünteesi kodeerivad geenid. Seejärel viiakse mikroinjektsioonimeetodi abil tagasi modifitseeritud plasmiid rakku.
  • Rakususpensiooni kasvatamine. Geneetiliselt muundatud rakud asetatakse toitainete lahusesse, millel on kõik koostisosad, mis on vajalikud kasvu ja paljunemise jaoks ning steriliseeritakse. Kultuuri kasvatamine toimub spetsiaalsetes bioreaktorites, kus toidetakse eelnevalt puhastatud õhk. Reaktorisse lisatakse perioodiliselt teatud kogus toitainelahust ja samal ajal eemaldatakse sama rakususpensiooni kogus.
  • Kultuuri eraldamine. Vedeliku ja rakukultuuri eraldamine toimub sedimentatsioonimeetodil (settimine) spetsiaalsetes settementides ja seejärel filtreerimisel, mis võimaldab säilitada rakkude terviklikkust.
  • Aine kromatograafiline puhastamine. See viiakse läbi sobivates seadmetes, kasutades erinevaid meetodeid, eelkõige frontaalset, anioonivahetus- ja geelkromatograafiat.
  • Valgu molekuli saamine. Praktilise biotehnoloogia etapis esineb töötlemata insuliini molekuli süntees. Ja selle keti kaks komponenti. Need on pärast saadud kettide oksüdatsiooni ja kokkupakkimist õmmeldud, mille tulemuseks on disulfiidsildade moodustumine.
  • Külmkuivatamine spetsiaalses ahjus, mille järel kontrollitakse saadud kristallilist preparaati standardile vastavuse tagamiseks, pakendatakse, märgistatakse ja tarnitakse tarbijale.

Meie ettevõte pakub soodsatel tingimustel valmis tootmisliine, kus täidetakse täielikult insuliini tootmise tehnoloogiat. Tänu täpsetele arvutustele, tehnilisele ja informatiivsele toetusele ning personali väljaõppele tervikliku programmi raames on ettevõte kasumlik ja selle tooted on nõudlikud.

Insuliini saamine

loading...

Insuliin on pankrease hormoon, mis reguleerib süsivesikute ainevahetust ja toetab normaalset veresuhkru taset. Selle hormooni puudumine organismis toob kaasa ühe kõige tõsisema haiguse - diabeedi, mis surma põhjuseks on pärast südame-veresoonkonna haigusi ja vähki kolmandas kohas. Insuliin on väike kerajas valk, mis sisaldab 51 aminohappejääki ja koosneb kahest polüpeptiidahelast, mis on ühendatud kahe disulfiidsildadega. See sünteesitakse ühe ahela prekursorina, preproinsuliinina, mis sisaldab terminal-signaalpeptiidi (23 aminohappejääki) ja 35-lülilise ühendava peptiidiga (C-peptiid). Tõmmates signaalpeptiidi proinsuliini puurist 86 on moodustatud aminohappejääki, kus A ja B-ahela insuliini C-peptiidi seostati, andes neile vajalikke ruumilise orientatsiooni sulgemist disulfiidsidemed. Pärast C-peptiidi proteolüütilist lõhustamist moodustub insuliin.

Alates sellest, kui 1921. aastal avastati Banting ja Best, et vastsündinute kõhunäärme hormoon eraldas 1929. aastal insuliini ja näitas uuritava looma vereseerumi glükoosisisalduse vähenemist pärast ravimi kasutuselevõttu, on üle 80 aasta möödas. Selle aja jooksul loodi insuliinitööstus.

Tavaliselt ei kasutata veiste ja sigade pankrease liha- ja konserveerimistööstuses ning neid tarnitakse külmvagunites farmaatsiaettevõtetele, kus nad hormooni ekstraheerivad. 100 g kristallilise insuliini saamiseks vajate 800-1000 kg toorainet. Kuid selline insuliin erineb inimese insuliinist (aminohappejärjestusest) ja selle kasutamine on otseselt ebaefektiivne. Näiteks sea insuliini erineb inimese ühe aminohappe C-otsaga B-ahela (alaniin asemel treonina- kohta) varem hõlmas Seega keemiline modifitseerimine Loomse insuliini selleks, et anda sellele struktuurile iniminsuliini. Alaniini asendamine treoniiniga toimub ensüümiga katalüüsitud alaniini eemaldamisega ja selle asemel lisatakse reaktsioonisegus karboksüüliga kaitstud treoniini jääk suurtes kogustes. Pärast kaitsvat O-tert-butüülrühma lõhustamist saadakse iniminsuliin.

Rekombinantse DNA tehnoloogia väljatöötamine alates 1970. aastate keskpaigast on oluliselt muutnud geneetika, molekulaarbioloogia ja biotehnoloogia valdkonna teadusuuringute olemust. Meetodite arendamine muutuvas geneetilise aparaadi rakkude, võimaldades neil siseneda võõraid geene, kloonida neile kiir- ja saada biosünteetiline valgu nõutud koguse andis võimaluse luua uue haru farmaatsiatööstuses ja kättesaadavaks tervist erinevate valguravimite (insuliin, erütropoetiini, interferoon jne)

Geenitööstuses toodetud insuliini tootmine algas umbes 20 aastat tagasi. Aastal 1978 teatati, et saadi roti proinsuliini (USA) tootva E. coli tüvi. Samal aastal sünteesiti üksikuid iniminsuliini ahelaid, ekspresseerides nende sünteetilisi geene E. coli rakkudes. Iga saadud sünteetilised geenid järjestikku reguleeriti kuni 3 '' otsa geeni ensüümi (β-galaktosidaasi ja sisestati plasmiidi (pBR322). Rakke E. coli, mis on transformeeritud näiteks rekombinantse plasmiidid toodetud hübriidi (kimäärne rekombinantne) valgud, mis koosnevad fragment β galaktosidaasi kaudu ühendatud metioniinijäägi ja B ahelate insuliini. ravis in vitro tsüaanbrornndiga peptiidi liitvalk a-B on vabastatud ja seejärel ensümaatiliselt lõhustatud fragmentideks A ja B. Kuid sulgemise kohta disulfiidsildasid omavahel seotud C-peptiidi A ja B-insuliini ühikutes esines raskustes ja see insuliini saamise meetod ei arenenud.

Seetõttu loodi tulevikus inimproinsuliini täielikult hankimise meetod, millele järgnes selle muundamine in vitro insuliiniks. Selleks sünteesiti proinsuliini kodeeriv nukleotiidjärjestus, mis seejärel sisestati β-galaktosidaasi geeni 3 'otsa plasmiidi. Selliste plasmiididega transformeeritud E. coli rakud sünteesivad kimäärset proteiini, mis koosneb proinsuliini ja P-galaktosidaasi fragmentidest, mis hiljem muundati in vitro inimese insuliiniks (joonis fig 1).

Insuliini saamine: kõik põhilised viisid

loading...

Insuliin on aine, mis moodustub kõhunäärmes ("Langerhansi saared"). See hormoon on olulise tähtsusega peaaegu kõikide kehade kudede metabolismis, kuna see tagab rakumembraanide avatuse glükoosi komponentidele. Kuigi insuliini tootmist ei ole sünteetiline, paljud diabeediga patsiendid on surmaga lõppenud, kuna glükoosi kasutatakse süsiniku sisaldavate igat liiki molekulide valmistamiseks ja see on ainus mitokondrite energiaallikas. Insuliini puudumisel edastab raku membraan väikese koguse glükoosi, mis põhjustab toiduvarude puudulikkust rakusurma.

Absoluutne ja suhteline insuliinipuudus

loading...

Diabeet, nagu me teame, on kahte tüüpi. Esimene tüüp tekib siis, kui inimene on hävinud eespool nimetatud "Langerhansi saarte" beeta-rakkudes. See on absoluutne insuliinipuudus. Teine diabeedi tüüp areneb koos suhtelise insuliinipuudusega - insuliini ebaõige toime konkreetsele koe tüübile. Asjaolu, et vere suhkrusisaldust reguleerib mõni hormoon kõhunäärmes, oli ka Venemaa arst I.M. Sobolev keskel 19. sajandil. Mõnikord hiljem tõi P. Langergans kindlaks, et näärmetes on mõned eritsoonid, ja O. Minkovsky ja D. Mehringi seostasid nende "saarekeste" ja veres suhkru taseme koerte katsetega. "Langerhansi saarte" väljavõtte tegemiseks kulus umbes 20 aastat ja samadele koertele üritatakse vesilahuseid kujul saadaolevaid aineid. Tuleb märkida, et neljajalgsete sõpradega diabeetiliste seisundite ravimise katseid krooniti 1916. aastal, kuid nende arengut katkestas esimene maailmasõda (N. Paulescu teosed).

F. Bantingi loomade eksperimentide käigus käidi loomadel pankreas nii, et enamik neist degenerereerus, jättes ainult Langerhans'i rakkudega piirkonnad. Pärast rea katseid Banting otsustas ekstraktide valmistamiseks võtta embrüonaalseid vasikate pankrease, mis ei sisalda seedetrakti näärmeid, ja saadud ainet testiti 14-aastasel L. Thompsonil, kellel oli külgsete komponentide tõttu raske allergiline reaktsioon. D. Kollip kohustus eemaldama lisandeid, mille tulemusena eraldati esimene insuliin, mille ta tagasi kümneaastase poisi koost. Samamoodi saab insuliini tänapäeval mõnes riigis kariloomade (veiste) või sigade pankrease kohta. 0,1 g insuliini võib ekstraheerida 1 kg ainest.

Möödunud sajandi tehnoloogiad

loading...

Tootmiseks viiakse purustatud (tihti külmutatud) toorainet happe-alkoholiga ekstraheerimise teel (kaheetapiline töötlus hapestatud etüülalkoholiga), pärast mida keemilise reaktsiooni tulemused neutraliseeritakse ja viiakse läbi soolamise protseduur, ekstraheeritakse lahusest, lisades teise aine, sageli tsingi soolad. Lahus kristalliseeritakse ja kuivatatakse. Ekstrakt pärast selliseid manipulatsioone sisaldab umbes 90% insuliini. Ülejäänud aktsiad on täiendavad ained:

  • pankrease polüpeptiid;
  • glükagoon;
  • proinsuliin;
  • somatostatiin.

Need elemendid muudavad saadud ravimi immunogeensuse, st inimese organism toodab antikehi, põhjustades allergilisi reaktsioone. Immunogeensuse ravimi põhineb peamiselt proinsuliin mis on eellane insuliini molekuli ja lisaks sisaldab (C-peptiidi), millel on erinevad modifikatsioonid erinevates elusolendeid.

Seetõttu saadi saadud ainet korduvalt lahustumise ja rekristallimise teel, mis võimaldas suurendada insuliinisisaldust rohkem kui 90% (standardne puhastusaste). Tuleb öelda, et kabiloomade pankrease näärmetest saadud ravim ei ole inimesele sobivam kui seali siseküljest ekstraheeritud insuliin. Üks iseenesest sisaldab insuliini 51 aminohapet, millest 3 ei ole inimestele ja kabiloomadele ühesugune (taimetoit mõjub pullidele) ja inimestele ja pigem omnivorsele seale ainult üks aminohape. Seepärast ei ole veiste infusioon (ja selle segud siga) diabeetikutele näidustatud haiguse varajastes staadiumides, rasedatele naistele ja lühiajaliseks raviks (näiteks pärast operatsiooni). See võib põhjustada väga erinevaid kõrvaltoimeid, sealhulgas muutusi subkutaanses rasvkoes süstekohtades.

Monokomponentne insuliin

loading...

Pärast insuliini avastamist seisid arstid ja teadlased silmas patsientide allergiliste reaktsioonide vähendamiseks selle puhastamise taseme tõstmist. Selleks saadetakse standardse puhastusastme ekstrakt kromatograafiasse (sagedamini vedelikku), mille jooksul seadme seintel (kaasa arvatud monoamino-monoagregine- ja mono-etüleen-insuliin) moodustub monokujuline insuliin. Kui tulemuseks olevat ainet kromatografeeritakse mitu korda, saad ühekomponentne insuliin, mis annab oluliselt vähem kõrvaltoimeid ja millel on samuti kõrge aktiivsus. Sellistel pudelil olevatel insuliinidel on tavaliselt märgis "MS".

Kuidas saada insuliini 21. sajandil? Eespool nimetatud poolsünteetiline meetod ei ole veel vananenud, kui tooraine läbib mitmeid puhastusetappe. Selles olukorras on puuduseks loomakasvatusettevõtete tarned. Kahte teist moodust - inimeste kõhunäärme täielik keemiline tsükkel või tootmine ei ole võimalik inimese kudede kasutamisest tuleneva ebaökonoomse ja ebaeetiline käitumise tõttu. Seepärast on lääne firmad (Hoechst, Novo Nordisk, Eli Lilly, Aventis) alates 20. sajandi lõpust omandanud ja patenteerinud geenitehnoloogia baasil põhinevat biosünteetilist tehnoloogiat.

E. coli ja pärmi roll insuliini genereerimisel

loading...

Insuliini hankimise protsessi kirjeldus bioloogilise sünteesi abil on üldjoontes ligikaudu järgmine: valitud inimese insuliini geen viiakse Escherichia coli genoomi, mis sünteesib kiiresti proinsuliini, millest seejärel lõhustatakse C-peptiidi ensüüm (Eli Lilly tehnoloogia). Novo Nordisk ekstraktib hormooni veidi teisel viisil. Siin loodi miniproinsuliini kunst geen, millel on C-peptiidi saba. See on oluliselt lühem kui ravimi jaoks vajalik insuliin. Geen pannakse raku Bakeri pärmi, mis on jagatud, tekitades vajalikke toorainekoguseid. Saadud materjalist eemaldatakse seejärel mini C-peptiid ja saadakse kõrge puhastusainega aine, mis on identne inimese insuliiniga.

Ettevõtte "Aventis" aluseks on makaaki geen, milles insuliin langeb kokku inimese insuliiniga. Ribonukleiinhappematerjali kasutamisel saadakse selle geeni DNA kloonimine ja sisestamine E. coli rakkudesse. Tootmisettevõtete põhiülesanne on valmistoote täielik puhastamine lisanditest mikroorganismide ja nende organismide jääkide jälgede kujul. Kaasaegsed tootmisjuhtimise meetodid võimaldavad seda teha nii tõhusalt, et biosünteetiline insuliin on maailma suurimate tarnijatega peaaegu identne.

Ravimi toimeperiood

loading...

Selle välimuse ajastul oli insuliini toime üsna lühike kestvus (see hakkas toimima 15-40 minutit, kuid see töötas mitte rohkem kui 1,5-4 tundi), mis viis vajaduse luua pika toimeajaga ravimeid. Nende keemiline koostis sisaldab kristallimisprotsessi tagamiseks protamiini (valk, kalafilee ekstrakt, leeliseline reaktsioon), fosfaatpuhver (säilitades neutraalse pH taseme) ja tsink, samuti fenool (creasoon). Selliste lisanduste tulemusena on NPH-insuliin välja selgitatud.

Pärast seda, kui teadlased avastasid, et neutraalsete pH tingimuste korral pikendades tsingi väikeseid koguseid, pikendati insuliini kestust, leiti insuliini tsingisuspensiooni (TFR), mille esimene ravimvorm oli Lente'i insuliin. Ta ja tema järgnevad analoogid võimaldasid saavutada terapeutilist toimet 6-8 tunni jooksul vahepealse toimega insuliini korral ja 8-10 tundi pika toimeajaga. Siiski tuleb meeles pidada, et vahe- ja pika toimeajaga insuliin hakkab "töötama" 2 ja 4 tunni pärast ja toimib vastavalt 6-8 ja 8-10 tundi.

Seetõttu peab igal diabeediga patsiendil olema individuaalne ööpäevane insuliinirežiim.

Valmistatud ravimina sisaldab insuliin säilitusaineid ja desinfektsioonivahendeid. Need on kresoon ja fenool (kui need on, siis ravim lõhnab ebameeldivalt), metüülparabeen, tsinkioonid. Iga doseerimisvorm sisaldab desinfektsioonivahendit. Näiteks ICSile ei lisata fenooli, kuna see muudab insuliini füüsikalisi omadusi (metüülparabensoaat kasutatakse ICC-s). Lisaks on valmististel koostisosad, mis annavad puhverdavaid omadusi ja muudavad insuliini kristalsesse olekusse. ICC jaoks on NaCl, teiste ravimvormide puhul on tegemist fosfaadiga. Patsiendid saavad insuliini mitmesugustes vormides, sealhulgas aerosooli, lahuse või suspensiooni. Ravim võib olla nii pH neutraalne kui ka happeline. Tavalised vabanemise kontsentratsioonid on: 500 U / ml, 250, 100, 80 ja 40.

Proteiinide insener, insuliini tootmine

loading...

Biotehnoloogia on viimane samm inimkonna pikaajalise tahte ellurakendamiseks inimeste elude parandamiseks. Biotehnoloogia muudab kõik meditsiini valdkonnad alates diagnoosist kuni mis tahes haiguse raviks. See aitab õppida eluprotsesse molekulaarsel tasandil ja tulevikus liikuda eeldustest kuni täpse diagnoosi ja ravi.

Peamised ülesanded, mida meditsiiniline biotehnoloogia lahendab meditsiinis:

· Teabe kogumine ja hankimine: diagnostikumid, biosensorid, biotehnoloogiliste lahenduste kasutamine ja teabe saamise meetodid (biotehnoloogiliste meetodite kontseptsioon);

· Ravimite endi tootmine (insuliini, C-vitamiini, D2-vitamiini, reserpiini, bio-alamkategooria, antibiootikumide, vitamiinide, hormoonide jne tootmiseks vajalikud tehnoloogiad).

Meditsiinilise biotehnoloogia toodete globaalne turg õitseb. Uuemad sellised tooted on geneetiliselt muundatud ravimid ja vaktsiinid. Uute tüüpide immunodiagnostiliste ainete Venemaa tootjate suurepärased väljavaated. Viimase paari aasta jooksul on tekkinud nende uued liigid - bioloogilised mikrokiibid. Need on diagnostikavahendid, mis võimaldavad lühikese aja jooksul ja väga kõrge kvaliteediga diagnoosida samaaegselt kümneid ja sadu nakkushaigusi, toksiine või geneetilisi defekte. Meie riigis loodi kõige tõhusam ja odavam mikrokiibi tüüp maailmas. Kui me leiame, et DNA-diagnostikaturg areneb praegu kiiresti, siis on meie osalemine selles väga kasulik.

Eksperdid hindavad Venemaa turu võimsust 90-100 miljardit rubla, tema vajadused rahuldatakse nüüd vaid 40-45% ulatuses, sealhulgas umbes 12-13% kohalike tootjate arvelt. Farmatseutilise biotehnoloogia turu vajaduste rahulolu määr on 51,3%, toiduainete ja söödalisandite puhul 22-40% ja teistes tööstusharudes veelgi vähem.

Narkootikumid - loodusliku, sünteetilise või biotehnilise päritoluga ained või nende segud, mida kasutatakse raseduse vältimiseks, inimeste haiguste ennetamiseks, diagnoosimiseks ja raviks või keha seisundi ja funktsioonide muutmiseks.

Ravimid sisaldavad aineid; FPP (uimastid); homöopaatilised ravimid; vahendid, mida kasutatakse patogeenide diagnoosimiseks, samuti võitlus patogeenide või parasiitide vastu; meditsiiniline kosmeetika ja ravimite lisandid toidule.

Nende päritolu järgi on ravimid jagatud kahte põhirühma:

I. Looduslik tooraine taimsetest, loomsetest ja mineraalsetest lähteainetest, mis on eelnevalt esmane töötlemine (lisandite puhastamine, kuivatamine, sorteerimine).

Hoolitsege: ravimtaimsete toorainete - vasikajuurte, kummeli lilli, vaarika marju, kummide (aprikooskummi), palsamid (tärpentine); Loomset päritolu ravimtervimaterjal - koduloomade kodumaised näärmed.

Ii. Ravimid, mis saadakse looduslike toormaterjalide töötlemisel või sihipärane süntees.

II rühm jaguneb järgmistesse rühmadesse:

1. Kemikaalid. Oma olemuselt on need üksikute kemikaalid ja nende päritolu - sünteesi saadused või puhastatud looduslikud ained, mis on raviained - naatriumkloriid, naatriumsulfaat, hõbenitraat, vesinikkloriidhape ja väävelhape, naatriumvesinikkarbonaat, kaaliumpermanganaat, naatriumtiosulfaat jne. d.

2. Keemiliselt farmatseutilised preparaadid (CPP). Oma olemuselt on need ka individuaalselt keemilised ained. Saadud orgaanilise sünteesi tulemusena, mõnikord väga keeruline. Lisatud: sulfa ravimid (streptotsiid, norsulfasool), tuberkuloosivastased ravimid (ftivasiid), uinutid ja anesteetikumid, malaaria ravimid (bigumal). HFP sisaldab ka puhtalt isoleeritud bioloogiliselt aktiivseid aineid taimse ja loomse päritoluga toorainetelt (alkaloidid ja glükosiidid). Eraldi rühma esindavad radioaktiivsete isotoopide preparaadid, näiteks radioaktiivse joodi preparaadid.

3. Antibiootikumide valmistamine. Antibiootikumid on erinevate mikroorganismide ainevahetusproduktid ja need saadakse bioloogilise sünteesi tulemusena mikroorganismide kasvatamisel toitainepõhises keskkonnas. Mikroobidevastased antibiootikumid on laialt tuntud (penitsilliin, streptomütsiin, biomütsiin, gramitsidiin). Mõned antibiootikumid saadakse sünteetiliselt (metitsilliin, oksatsilliin). Tsefalosporiinide rühma antibiootikumil on lai antibakteriaalse toime spektriga.

4. Vitamiinipreparaadid. Nende seas on nii keemiliselt eraldiseisvad sünteetilised ained (askorbiinhape, tiamiin, nikotiinhape, tsüanokobalamiin jne), samuti ainete kompleksid (kontsentraadid, ekstraktid, siirupid).

5. Orgaanid. Saadud loomorganismi elunditest, kudedest ja mahladest. Nad on hormonaalsete ainete sisaldavate ainete keerulised kompleksid kui bioloogiliselt aktiivsed ühendid. Mõned neist suutsid olla puhtal kujul isoleeritud (näiteks adrenaliin). Sünteetiliselt saadakse mitmeid hormoone (suguhormoonid). Organpreparaatide hulka kuuluvad ka ensüümid (pepsiin).

6. Vaktsiinid ja seerumid. Need on immunobioloogilised preparaadid, mida toodavad vaktsiini- ja seeruminstituudid, epidemioloogia-, mikrobioloogia- ja hügieeninstituudid, samuti mitmed SES-id.

7. Ravimite tooraine esmatöötlemise tooted. Viidatakse: taimede ja loomade osadest saadud eeterlikud õlid, rasvad ja rasvased õlid.

8. Taimsed ravimid. Nende hulka kuuluvad kompleksse keemilise koostisega preparaadid, mis on valmistatud taimset ja loomset päritolu looduslikest meditsiinilistest toorainetest ja mis sisaldavad BASi muude ainetega. Need on erinevad ekstraktid, tinktuurid, tinktuurid, mõned siirupid, aromaatsed veed jne. Eri alagrupp koosneb uusväljaannetest, milleks on ekstraktid (ekstraktid ja tinktuurid), kuid mis ei kuulu ballastmaterjalide hulka.

WHO (Maailma Terviseorganisatsioon) andmetel on maailmas praegu ligikaudu 110 miljonit diabeetikut. Ja see arv võib kahekordistuda järgmise 25 aasta jooksul. Diabeet on kohutav haigus, mis on tingitud kõhunäärme tõrkest, mis toodab hormooni insuliini, mis on vajalik süsivesikute tavapäraseks manustamiseks toidus. Haiguse arengu esimestel etappidel piisab ennetusmeetmete kasutamisest, regulaarsest vere suhkrusisalduse jälgimisest, väiksemaid maiustusi tarbimisest. Kuid insuliinravi on näidustatud 10 miljonile patsiendile; nad süstivad verd selle hormooni vereringesse. Alates praeguse sajandi kahekümnendatest kasutati sel eesmärgil sigade ja vasikate kõhunäärme isoleeritud insuliini. Loomulik insuliin on inimesele sarnane, erinevus seisneb selles, et seali insuliini molekulis erineb inimene ühes aminohappeahelates treoniin alaniini. Arvatakse, et need väikesed erinevused võivad põhjustada tõsiseid neerutöö kahjustusi, nägemiskahjustust ja allergiat patsientidel. Peale selle, vaatamata puhastuse kõrgele tasemele ei ole välistatud viiruste ülekandmise tõenäosus loomadelt inimestele. Lõpuks kasvab diabeetikute arv nii kiiresti, et insuliini ei ole enam võimalik anda kõigile, kes vajavad loomset insuliini. Ja see on väga kallis ravim.

Esimest korda eraldati insuliin hobuse pankreast 1921. aastal F. Bantingi ja C. Best. Tal on kaks polüpeptiidahelat, mis on ühendatud kahe disulfiidsidemega. Polüpeptiid A ahel sisaldab 21 aminohappejääki ja A-ahel sisaldab 30 aminohappejääki, insuliini molekulmass on 5,7 kDa.

Insuliini struktuur on üsna konservatiivne. Insuliini aminohappejärjestus inimestel ja paljudel loomadel erineb ainult 1-2 aminohappega. Kaladel on loomadega võrreldes B-ahel pikem ja sisaldab 32 aminohappejääki.

Selle maksumus oli väga kõrge. 100 g kristallilise insuliini saamiseks on vaja 800-1000 kg pankrease ja üks lehma näär kaalub 200 kuni 250 grammi. See tegi insuliini kalliks ja paljudel diabeetikutele raskeks jõuda.

Geneetiline tehnika, mis sündis 70. aastate alguses, on täna saavutanud suuri edusamme. Geneetilised intehnoloogilised meetodid muudavad bakterid, pärmid ja imetajarakud "tehastes" mistahes valgu suuremahuliseks tootmiseks. See võimaldab analüüsida üksikasjalikult valkude struktuuri ja funktsiooni ning kasutada neid raviainetena. Praegu on E. coli (E. coli) saanud selliste tähtsate hormoonide pakkuja nagu insuliin ja somatotropiin.

Genentechi teadlased said 1978. aastal esimest korda insuliini spetsiaalselt loodud E. coli tüve. Insuliin koosneb kahest polüpeptiidahelast A ja B pikkusega 20 ja 30 aminohapet. Koos disulfiidsidemetega moodustub natiivne kaheahelaline insuliin. Tuvastati, et see ei sisalda E. coli valke, endotoksiine ja muid lisandeid, ei anna kõrvaltoimeid, nagu loominsuliini, ega erine sellest bioloogilises aktiivsuses. Seejärel sünteesiti proinsuliini E. coli rakkudes, mille DNA sünteesiti RNA matriitsis pöördtranskriptaasi abil. Pärast saadud proinsuliini puhastamist lõhustati seda ja saadi natiivne insuliin, kusjuures hormooni ekstraktsioon ja sekretsioon on minimaalsed. Kuni 200 grammi hormooni saab 1000 liitrist kultuuri vedelikust, mis on samaväärne sealiha või lehma käärsoole 1600 kg sekreteeritava insuliini kogusega.

Loomadel ja inimestel insuliin sünteesitakse Largengansi saarte β-rakkudes. Inimesed, kes kodeerivad seda valku inimestel, paiknevad kromosoomi 11 lühikesel käel. Täiskasvanud insuliini mRNA koosneb 330 nukleotiidist, mis vastab 110 aminohappejäägile. See on see kogus, mis sisaldab insuliini eelproinsuliini prekursorit. See koosneb ühest polüpeptiidahelast, mille N-otsas on signaalpeptiid (24 aminohapet) ja A ja B ahela vahel on C-peptiid, mis sisaldab 35 aminohappejääki.

Insuliini küpsemise protsess algab endoplasmaatilise retikulaari diskreetsetelt, kus signaalpeptiid lõhustatakse N-otsast ensüümi signaasi toimel. Peale selle lõigatakse Golgi aparaadis endopeptidaasi toimel C-peptiid välja ja moodustub küpsev insuliin. Golgi aparaadi üleküljel ühendab äsja sünteesitud hormoon tsinkiga, moodustades supramolekulaarsed struktuurid (tri-, tetra-, penta- ja heksameerid), seejärel liiguvad sekretoorsete graanuliteks.

Need on eraldatud Golgi aparaadist, viiakse tsütoplasmaatilisse memebrani, seostatakse sellega ja insuliin sekreteeritakse vereringesse. Hormooni sekretsiooni määr määratakse veres glükoosi ja Ca 2+ ioonide kontsentratsiooniga. Adrenaliin inhibeerib insuliini vabanemist ja seevastu hormoonid nagu TSH ja AKTH soodustavad selle sekretsiooni. Veres on insuliin kahel kujul: vaba ja seotud valkudega, peamiselt tranferriiniga ja α-ga2- globuliin. Insuliini "poolväärtusaeg" on umbes viis minutit ja kollaps algab veres, sest Erütrotsüüdid sisaldavad insuliini retseptoreid ja üsna aktiivset insuliini degradeerivat süsteemi. Eritrootsüütide insulinaas on Ca-sõltuv tiooli proteinaas, mis toimib koos glutatiooni-insuliin-iranshüdrogenaasiga, mis lõhub kahe polüpeptiidse insuliini ahela vahel olevaid disulfiidsidemeid.

Insuliini killustumine ja selle lagunemine toimub peamiselt maksas, neerudes ja platsentas.

Insuliini fragmendid on bioloogiliselt aktiivsed ja osalevad mitmetes ainevahetusprotsessides. Üks insuliini aksiaalsetest funktsioonidest on glükoosi, aminohapete, ioonide ja teiste metaboliitide transportimine regulaarselt teiste organite maksa, neerude ja rasvkoe rakkudesse. Selle hormooni toimemehhanism erineb teiste peptiidhormoonide toimest ja on ainulaadne metaboolsete protsesside reguleerimisel. Insuliini retseptor on tetrameer, mis koosneb kahest α- ja kahest β-subühikust, millest ühel on tiroksinaasi aktiivsus. Kui insuliin interakteerub a-subühikutega, mis paiknevad tsütoplasmaatilise membraani pinnal, moodustab hormooni-retseptori kompleksi. Konformatsioonilised muutused tetrameeril viivad retseptori transmembraanset p-subühiku aktiveerimisse, millel on türosiini kinaasi aktiivsus. Aktiivne türosiinkinaas on võimeline membraaniproteiine fosforüülima. Membraanikanalid moodustuvad, mille kaudu glükoos ja teised metaboliidid tungivad rakkudesse. Kusi insulinaasi toimel vabanev insuliin laguneb seitsmeks fraktsiooniks, millest viis on bioloogiliselt aktiivsed.

Lisaks sellele stimuleerib insuliin mitut biosünteesiprotsessi: nukleotiidide, nukleiinhapete, glükolüüsi ensüümide ja pentoosfosfaadi tsükli sünteesi, glükogeeni. Rasvkoes aktiveerib insuliin atsetüül-CoA ja rasvhapete moodustumist. See on üks kolesterooli, glütserooli ja glütseraadi kinaasi sünteesi indutseerijaid.

Insuliini geeni struktuuri muutus, transkriptsiooni- ja posttranslatsioonilise töötlemise mehhanismid põhjustavad defektsete insuliingimolekulide moodustumist ja selle tulemusena selle hormooni poolt reguleeritud ainevahetusprotsesside katkemist. Selle tulemusena tekib tõsine haigus - diabeet.

Tehisinsuliini tootmise tehnoloogia areng on tõesti geneetiliste triumf. Esiteks, kasutades spetsiifilisi meetodeid, et määrata selle hormooni molekuli struktuuri, aminohapete koosseisu ja järjestust. 1963. aastal sünteesiti insuliini molekuli, kasutades biokeemilisi meetodeid. Kuid tööstuslikus ulatuses oli raske sellist kallist ja keerulist sünteesi, sealhulgas 170 keemilist reaktsiooni, rakendada.

Seepärast rõhutati edasistes uuringutes mikroorganismide rakkudes bioloogilise hormooni sünteesitehnoloogia arengut, mille jaoks kasutati kogu geenitehnoloogia meetodite arsenalit. Teades, et aminohappejärjestus on insuliini molekulis, arvasid teadlased, milline on selle valgu kodeeriva geeni nukleotiidide järjestus, et saada soovitud aminohappejärjestus. DNA molekul ühendati üksikutest nukleotiididest vastavalt spetsiifilisele järjestusele, sellele lisati reguleerivad elemendid, mis olid vajalikud geeni ekspresseerimiseks E. coli prokarüootses organismis ja see struktuur sisestati mikroobi geneetiliseks materjaliks. Selle tulemusel suutis bakter valmistada kaks insuliingimolekuli ahelat, mis hiljem võib olla keemilise reaktsiooniga ühendatud ja moodustades täieliku insuliini molekuli.

Lõpuks õnnestus teadlastel E. coli rakkudes realiseerida proinsuliini molekuli biosünteesi, mitte ainult selle üksikute ahelate teket. Pärast biosünteesi on proinsuliini molekul suudetud korralikult transformeerida (kettide A ja B vahel moodustuvad disulfiidsidemed, mis muutuvad insuliingimolekuliks). Sellel tehnoloogial on märkimisväärsed eelised, kuna hormooni eraldamise ja vabastamise erinevad etapid on minimaalsed. Selle tehnoloogia väljatöötamisel eraldati proinsuliini informatsiooniline RNA. Kasutades seda mallina, kasutades pöördtranskriptaasi ensüümi, sünteesiti komplementaarne DNA molekul, mis oli loodusliku insuliini geeni praktiliselt täpne koopia. Peale geeni vajalike regulatoorsete elementide õmbumist ja konstrukti ülekandmist E. coli geneetilisele materjalile

Mikrobioloogilises tehases oli võimalik insuliini toota piiramatul hulgal. Tema testid näitasid peaaegu täielikku identsust loodusliku iniminsuliiniga. See on palju odavam kui loomsete insuliinipreparaatidega, ei tekita tüsistusi.

Somatotropiin on hüpofüüsi sekreteeritud inimese kasvuhormoon. Selle hormooni puudumine põhjustab hüpofüüsi kääbust. Kui somatotropiini manustatakse annustes 10 mg kehakaalu kilogrammi kohta kolm korda nädalas, võib selle puuduse all kannatav lapse arv aastas kasvada 6 cm võrra. Varem saadi see ühes mandrikus olevast surmajõust: 4-6 mg somatotropiini, arvutatud lõplik ravimpreparaat. Seega oli hormooni saadaolevad kogused piiratud, lisaks sellele oli sellisel viisil toodetud hormoon ebavõrdne ja sisaldada aeglaselt arenevaid viirusi. Ettevõte "Genentec" viidi 1980. aastal välja somatotropiini tootmise tehnoloogia, kasutades baktereid, millel puudusid loetletud puudused. 1982. aastal saadi inimese kasvuhormooni Prantsusmaal Pasteuri Instituudis E. coli ja loomarakkude kultuuris ning alates 1984. aastast on NSV Liidus alustatud insuliini tööstuslikku tootmist. Interferooni tootmisel kasutatakse E. coli, S. cerevisiae (pärmi) ja fibroblastide või transformeeritud leukotsüütide kultuuri. Ohutud ja odavad vaktsiinid valmistatakse ka sarnaste meetodite abil.

Rekombinantse DNA tehnoloogia põhineb kõrgelt spetsiifiliste DNA-sondide saamisel, mille abil nad uurivad geenide ekspressiooni kudedes, geenide lokaliseerimist kromosoomides, geenide paljunemist sarnaste funktsioonidega (näiteks inimestel ja kanadel). DNA-sondid kasutatakse ka erinevate haiguste diagnoosimiseks.

Rekombinantne DNA tehnoloogia on võimaldanud tavatu valgu-geeni lähenemisviisi, mida nimetatakse vastupidiseks geneetikaks. Selle lähenemisega eraldatakse rakk valku, selle valgu geen kloonitakse ja seda modifitseeritakse, et luua mutandi geen, mis kodeerib valgu muudetud vormi. Saadud geen viiakse rakku. Kui see on ekspresseeritud, sünteesib rakku, mis kannab seda ja tema järeltulijad, muudetud valku. Nii saab defektseid geene korrigeerida ja pärilike haiguste ravida.

Kui hübriidne DNA viiakse viljastatud munale, saab transgeenseid organisme mutantse geeni ekspresseerida ja edasi anda järglastele. Loomade geneetiline muundamine võimaldab kindlaks teha üksikute geenide ja nende valgusaaduste rolli nii teiste geenide aktiivsuse reguleerimisel kui ka mitmesugustes patoloogilistes protsessides. Geenitehnoloogia abil on loonud viiruslike haiguste suhtes resistentsed loomaliigid, samuti inimestele kasulikud tunnused loomade tõug. Näiteks rekombinantse DNA, mis sisaldas pulli somatotropiini geeni küüliku sigoti sisaldav rekombinantse DNA, mikroinsektsioon võimaldas meil saada selle hormooni hüperproduktsiooniks transgeenset looma. Tulemuseks olnud loomadel oli ilmne akromegaalia.

Nüüd on isegi raske ennustada kõiki võimalusi, mis realiseeruvad lähiaastatel.

Insuliini saamine

loading...

WHO (Maailma Terviseorganisatsioon) andmetel on maailmas praegu ligikaudu 110 miljonit diabeetikut. Ja see arv võib kahekordistuda järgmise 25 aasta jooksul. Diabeet on kohutav haigus, mis on tingitud kõhunäärme tõrkest, mis toodab hormooni insuliini, mis on vajalik süsivesikute tavapäraseks manustamiseks toidus. Haiguse arengu esimestel etappidel piisab ennetusmeetmete kasutamisest, regulaarsest vere suhkrusisalduse jälgimisest, väiksemaid maiustusi tarbimisest. Kuid insuliinravi on näidustatud 10 miljonile patsiendile; nad süstivad verd selle hormooni vereringesse. Alates praeguse sajandi kahekümnendatest kasutati sel eesmärgil sigade ja vasikate kõhunäärme isoleeritud insuliini. Loomulik insuliin on inimesele sarnane, erinevus seisneb selles, et seali insuliini molekulis erineb inimene ühes aminohappeahelates treoniin alaniini. Arvatakse, et need väikesed erinevused võivad põhjustada tõsiseid neerutöö kahjustusi, nägemiskahjustust ja allergiat patsientidel. Peale selle, vaatamata puhastuse kõrgele tasemele ei ole välistatud viiruste ülekandmise tõenäosus loomadelt inimestele. Lõpuks kasvab diabeetikute arv nii kiiresti, et insuliini ei ole enam võimalik anda kõigile, kes vajavad loomset insuliini. Ja see on väga kallis ravim.

Esimest korda eraldati insuliin hobuse pankreast 1921. aastal F. Bantingi ja C. Best. Tal on kaks polüpeptiidahelat, mis on ühendatud kahe disulfiidsidemega. Polüpeptiid A ahel sisaldab 21 aminohappejääki ja A-ahel sisaldab 30 aminohappejääki, insuliini molekulmass on 5,7 kDa. Allpool on toodud iniminsuliini aminohappejärjestus:

Insuliini struktuur on üsna konservatiivne. Insuliini aminohappejärjestus inimestel ja paljudel loomadel erineb ainult 1-2 aminohappega. Kaladel on loomadega võrreldes B-ahel pikem ja sisaldab 32 aminohappejääki.

Selle maksumus oli väga kõrge. 100 g kristallilise insuliini saamiseks on vaja 800-1000 kg pankrease ja üks lehma näär kaalub 200 kuni 250 grammi. See tegi insuliini kalliks ja paljudel diabeetikutele raskeks jõuda.

Geneetiline tehnika, mis sündis 70. aastate alguses, on täna saavutanud suuri edusamme. Geneetilised intehnoloogilised meetodid muudavad bakterid, pärmid ja imetajarakud "tehastes" mistahes valgu suuremahuliseks tootmiseks. See võimaldab analüüsida üksikasjalikult valkude struktuuri ja funktsiooni ning kasutada neid raviainetena. Praegu on E. coli (E. coli) saanud selliste tähtsate hormoonide pakkuja nagu insuliin ja somatotropiin.

Genentechi teadlased said 1978. aastal esimest korda insuliini spetsiaalselt loodud E. coli tüve. Insuliin koosneb kahest polüpeptiidahelast A ja B pikkusega 20 ja 30 aminohapet. Koos disulfiidsidemetega moodustub natiivne kaheahelaline insuliin. Tuvastati, et see ei sisalda E. coli valke, endotoksiine ja muid lisandeid, ei anna kõrvaltoimeid, nagu loominsuliini, ega erine sellest bioloogilises aktiivsuses. Seejärel sünteesiti proinsuliini E. coli rakkudes, mille DNA sünteesiti RNA matriitsis pöördtranskriptaasi abil. Pärast saadud proinsuliini puhastamist lõhustati seda ja saadi natiivne insuliin, kusjuures hormooni ekstraktsioon ja sekretsioon on minimaalsed. Kuni 200 grammi hormooni saab 1000 liitrist kultuuri vedelikust, mis on samaväärne sealiha või lehma käärsoole 1600 kg sekreteeritava insuliini kogusega.

Loomadel ja inimestel insuliin sünteesitakse Largengansi saarte β-rakkudes. Inimesed, kes kodeerivad seda valku inimestel, paiknevad kromosoomi 11 lühikesel käel. Täiskasvanud insuliini mRNA koosneb 330 nukleotiidist, mis vastab 110 aminohappejäägile. See on see kogus, mis sisaldab insuliini eelproinsuliini prekursorit. See koosneb ühest polüpeptiidahelast, mille N-otsas on signaalpeptiid (24 aminohapet) ja A ja B ahela vahel on C-peptiid, mis sisaldab 35 aminohappejääki.

Insuliini küpsemise protsess algab endoplasmaatilise retikulaari diskreetsetelt, kus signaalpeptiid lõhustatakse N-otsast ensüümi signaasi toimel. Peale selle lõigatakse Golgi aparaadis endopeptidaasi toimel C-peptiid välja ja moodustub küpsev insuliin. Golgi aparaadi üleküljel ühendab äsja sünteesitud hormoon tsinkiga, moodustades supramolekulaarsed struktuurid (tri-, tetra-, penta- ja heksameerid), seejärel liiguvad sekretoorsete graanuliteks.

Need on eraldatud Golgi aparaadist, viiakse tsütoplasmaatilisse memebrani, seostatakse sellega ja insuliin sekreteeritakse vereringesse. Hormooni sekretsiooni määr määratakse veres glükoosi ja Ca 2+ ioonide kontsentratsiooniga. Adrenaliin inhibeerib insuliini vabanemist ja seevastu hormoonid nagu TSH ja AKTH soodustavad selle sekretsiooni. Veres on insuliin kahel kujul: vaba ja seotud valkudega, peamiselt tranferriiniga ja α-ga2- globuliin. Insuliini "poolväärtusaeg" on umbes viis minutit ja kollaps algab veres, sest Erütrotsüüdid sisaldavad insuliini retseptoreid ja üsna aktiivset insuliini degradeerivat süsteemi. Eritrootsüütide insulinaas on Ca-sõltuv tiooli proteinaas, mis toimib koos glutatiooni-insuliin-iranshüdrogenaasiga, mis lõhub kahe polüpeptiidse insuliini ahela vahel olevaid disulfiidsidemeid.

Insuliini killustumine ja selle lagunemine toimub peamiselt maksas, neerudes ja platsentas.

Insuliini fragmendid on bioloogiliselt aktiivsed ja osalevad mitmetes ainevahetusprotsessides. Üks insuliini aksiaalsetest funktsioonidest on glükoosi, aminohapete, ioonide ja teiste metaboliitide transportimine regulaarselt teiste organite maksa, neerude ja rasvkoe rakkudesse. Selle hormooni toimemehhanism erineb teiste peptiidhormoonide toimest ja on ainulaadne metaboolsete protsesside reguleerimisel. Insuliini retseptor on tetrameer, mis koosneb kahest α- ja kahest β-subühikust, millest ühel on tiroksinaasi aktiivsus. Kui insuliin interakteerub a-subühikutega, mis paiknevad tsütoplasmaatilise membraani pinnal, moodustab hormooni-retseptori kompleksi. Konformatsioonilised muutused tetrameeril viivad retseptori transmembraanset p-subühiku aktiveerimisse, millel on türosiini kinaasi aktiivsus. Aktiivne türosiinkinaas on võimeline membraaniproteiine fosforüülima. Membraanikanalid moodustuvad, mille kaudu glükoos ja teised metaboliidid tungivad rakkudesse. Kusi insulinaasi toimel vabanev insuliin laguneb seitsmeks fraktsiooniks, millest viis on bioloogiliselt aktiivsed.

Lisaks sellele stimuleerib insuliin mitut biosünteesiprotsessi: nukleotiidide, nukleiinhapete, glükolüüsi ensüümide ja pentoosfosfaadi tsükli sünteesi, glükogeeni. Rasvkoes aktiveerib insuliin atsetüül-CoA ja rasvhapete moodustumist. See on üks kolesterooli, glütserooli ja glütseraadi kinaasi sünteesi indutseerijaid.

Insuliini geeni struktuuri muutus, transkriptsiooni- ja posttranslatsioonilise töötlemise mehhanismid põhjustavad defektsete insuliingimolekulide moodustumist ja selle tulemusena selle hormooni poolt reguleeritud ainevahetusprotsesside katkemist. Selle tulemusena tekib tõsine haigus - diabeet.

Tehisinsuliini tootmise tehnoloogia areng on tõesti geneetiliste triumf. Esiteks, kasutades spetsiifilisi meetodeid, et määrata selle hormooni molekuli struktuuri, aminohapete koosseisu ja järjestust. 1963. aastal sünteesiti insuliini molekuli, kasutades biokeemilisi meetodeid. Kuid tööstuslikus ulatuses oli raske sellist kallist ja keerulist sünteesi, sealhulgas 170 keemilist reaktsiooni, rakendada.

Seepärast rõhutati edasistes uuringutes mikroorganismide rakkudes bioloogilise hormooni sünteesitehnoloogia arengut, mille jaoks kasutati kogu geenitehnoloogia meetodite arsenalit. Teades, et aminohappejärjestus on insuliini molekulis, arvasid teadlased, milline on selle valgu kodeeriva geeni nukleotiidide järjestus, et saada soovitud aminohappejärjestus. DNA molekul ühendati üksikutest nukleotiididest vastavalt spetsiifilisele järjestusele, sellele lisati reguleerivad elemendid, mis olid vajalikud geeni ekspresseerimiseks E. coli prokarüootses organismis ja see struktuur sisestati mikroobi geneetiliseks materjaliks. Selle tulemusel suutis bakter valmistada kaks insuliingimolekuli ahelat, mis hiljem võib olla keemilise reaktsiooniga ühendatud ja moodustades täieliku insuliini molekuli.

Lõpuks õnnestus teadlastel E. coli rakkudes realiseerida proinsuliini molekuli biosünteesi, mitte ainult selle üksikute ahelate teket. Pärast biosünteesi on proinsuliini molekul suudetud korralikult transformeerida (kettide A ja B vahel moodustuvad disulfiidsidemed, mis muutuvad insuliingimolekuliks). Sellel tehnoloogial on märkimisväärsed eelised, kuna hormooni eraldamise ja vabastamise erinevad etapid on minimaalsed. Selle tehnoloogia väljatöötamisel eraldati proinsuliini informatsiooniline RNA. Kasutades seda mallina, kasutades pöördtranskriptaasi ensüümi, sünteesiti komplementaarne DNA molekul, mis oli loodusliku insuliini geeni praktiliselt täpne koopia. Peale geeni vajalike regulatoorsete elementide õmbumist ja konstrukti ülekandmist E. coli geneetilisele materjalile

Mikrobioloogilises tehases oli võimalik insuliini toota piiramatul hulgal. Tema testid näitasid peaaegu täielikku identsust loodusliku iniminsuliiniga. See on palju odavam kui loomsete insuliinipreparaatidega, ei tekita tüsistusi.

Somatotropiin on hüpofüüsi sekreteeritud inimese kasvuhormoon. Selle hormooni puudumine põhjustab hüpofüüsi kääbust. Kui somatotropiini manustatakse annustes 10 mg kehakaalu kilogrammi kohta kolm korda nädalas, võib selle puuduse all kannatav lapse arv aastas kasvada 6 cm võrra. Varem saadi see ühes mandrikus olevast surmajõust: 4-6 mg somatotropiini, arvutatud lõplik ravimpreparaat. Seega oli hormooni saadaolevad kogused piiratud, lisaks sellele oli sellisel viisil toodetud hormoon ebavõrdne ja sisaldada aeglaselt arenevaid viirusi. Ettevõte "Genentec" viidi 1980. aastal välja somatotropiini tootmise tehnoloogia, kasutades baktereid, millel puudusid loetletud puudused. 1982. aastal saadi inimese kasvuhormooni Prantsusmaal Pasteuri Instituudis E. coli ja loomarakkude kultuuris ning alates 1984. aastast on NSV Liidus alustatud insuliini tööstuslikku tootmist. Interferooni tootmisel kasutatakse E. coli, S. cerevisiae (pärmi) ja fibroblastide või transformeeritud leukotsüütide kultuuri. Ohutud ja odavad vaktsiinid valmistatakse ka sarnaste meetodite abil.

Rekombinantse DNA tehnoloogia põhineb kõrgelt spetsiifiliste DNA-sondide saamisel, mille abil nad uurivad geenide ekspressiooni kudedes, geenide lokaliseerimist kromosoomides, geenide paljunemist sarnaste funktsioonidega (näiteks inimestel ja kanadel). DNA-sondid kasutatakse ka erinevate haiguste diagnoosimiseks.

Rekombinantne DNA tehnoloogia on võimaldanud tavatu valgu-geeni lähenemisviisi, mida nimetatakse vastupidiseks geneetikaks. Selle lähenemisega eraldatakse rakk valku, selle valgu geen kloonitakse ja seda modifitseeritakse, et luua mutandi geen, mis kodeerib valgu muudetud vormi. Saadud geen viiakse rakku. Kui see on ekspresseeritud, sünteesib rakku, mis kannab seda ja tema järeltulijad, muudetud valku. Nii saab defektseid geene korrigeerida ja pärilike haiguste ravida.

Kui hübriidne DNA viiakse viljastatud munale, saab transgeenseid organisme mutantse geeni ekspresseerida ja edasi anda järglastele. Loomade geneetiline muundamine võimaldab kindlaks teha üksikute geenide ja nende valgusaaduste rolli nii teiste geenide aktiivsuse reguleerimisel kui ka mitmesugustes patoloogilistes protsessides. Geenitehnoloogia abil on loonud viiruslike haiguste suhtes resistentsed loomaliigid, samuti inimestele kasulikud tunnused loomade tõug. Näiteks rekombinantse DNA, mis sisaldas pulli somatotropiini geeni küüliku sigoti sisaldav rekombinantse DNA, mikroinsektsioon võimaldas meil saada selle hormooni hüperproduktsiooniks transgeenset looma. Tulemuseks olnud loomadel oli ilmne akromegaalia.

Nüüd on isegi raske ennustada kõiki võimalusi, mis realiseeruvad lähiaastatel.

Loeng 5. Bioloogiliste toorainete kompleksne töötlemine

Bioloogiliste toorainete keerukat töötlemist käsitatakse kui tehnoloogiliste protsesside kogumit (tehnoloogiaid), mille eesmärk on saada erinevat laadi tooteid ühest allikast. Selline allikas võib olla tööstuslike mikroorganismide, vetikate, taime- ja loomarakkude ning põllumajandustööstuse jäätmete biomass.

Oluline on, et kõikide tooraine keeruka töötlemise toodete maksumus oleks väiksem kui igat tüüpi toodetud kaubandusliku toote kulude summa, võttes arvesse keskkonnakaitsemeetmetega seotud kulusid. Eriti tähtis on bioloogiliste toorainete töötlemine, mis hõlmab proteiini, süsivesikute, lipiidi ja nukleotiidide looduslikke biopolümeere. Selliseid rakke, mis sisaldavad neid märkimisväärses koguses, on keeruline töötlemine huvipakkuv, kuna need võimaldavad neid väärtuslikke tooteid isoleerida peamiselt toidu ja meditsiinilistel eesmärkidel.

Erinevused looduslike biopolümeeride füüsikalis-keemilistes omadustes määravad ära nende isolatsiooni ja puhastamise tehnoloogilised meetodid. Näiteks võib mikrobioloogiliste toorainete kompleksse töötlemise sügavus olla erinev. Selles kasutatavad tehnoloogiad peavad olema paindlikud ja toodete maht peab vastama turu vajadustele. Mikrobioloogilise massi töötlemisel, et saada lipiidse iseloomuga tooteid, kasutatakse baktereid, pärmi, mikroskoopseid seeni ja vetikaid. Polünukleotiidi ja valgu looduse saadused on saadud bakterite ja pärmi biomassist.

Toodete biotehnoloogilises tootmises on seadmete aluseks ja eriti seotud kääritamise staadiumiga, kuna see määrab kindlaks bioproduktide ja kultuuri vedeliku koostise ja omadused. Enamikul juhtudel on fermentatsiooniprotsessil ette nähtud biotehnoloogilise tootmise peamised majandusnäitajad ja saadud bioproduktide konkurentsivõime.

Fermentatsiooni intensiivistamiseks on olemas mitmesugused biotehnoloogilised viisid: aktiivsema tootjarühma kasutamine, vahendite parandamine, toitainekeskkonna koostise optimeerimine ja kasvatamistingimused, biostimulantide, emulgaatorite jne kasutamine. Kõik nad suudavad tagada biotehnoloogilise protsessi maksimaalse tootlikkuse ja suurendada lõpptoote saagikust.

Samas on seadmel kõige olulisem mõju fermentatsiooniprotsessi ja selle lõplikele tehnoloogilistele parameetritele. Arvestades praegu biokeemilises tootmises kasutatavate fermentatsiooniseadmete mitmekesisust, võib järeldada, et kõikides reaktorites tekivad teatud füüsikalised protsessid (hüdrodünaamiline, termiline ja massiülekanne), mis loovad optimaalseid tingimusi aine tegelikuks biokeemiliseks muundamiseks (biokeemiline reaktsioon).

Nende füüsikaliste protsesside rakendamiseks on biokeemiline reaktor varustatud standardsete konstruktsioonielementidega, mida kasutatakse ka füüsikaliste protsesside (mikserid, kontaktseadmed, soojusvahetid, dispergaatorid jne) tegemiseks keemiliste seadmete juures. Mistahes kujunduse fermenter peab vastama rakukultuuriprotsessi põhinõuetele: andma iga rakku toitaineid, eemaldama ainevahetuse saadused, tagama optimaalsete tööparameetrite, vajaliku aeratsiooni, segamise, automatiseerimise kõrge taseme jms hoolduse.

Biokeemia väärtus biotehnoloogias

Põhi biokeemia on aluseks paljudele bioloogilistele teadustele, nagu geneetika, füsioloogia, immunoloogia, mikrobioloogia. Rakkude ja geenitehnoloogia viimastel aastatel tehtud edusammud on suuresti toonud biokeemia zooloogia ja botaanika lähedale. Biokeemia tähtsus sellistele teadusharudele nagu farmaatsia ja farmaatsia on suurepärane. Bioloogiline keemia uurib raku ja organismi tasemete erinevaid struktuure. Elu alus on keemiliste reaktsioonide kogum, mis tagavad ainevahetuse. Seega võib biokeemiat pidada kõigi bioloogiateaduste peamiseks keeleks. Praegu on nii bioloogilisi struktuure kui ka metaboolseid protsesse tänu tõhusate meetodite kasutamisele väga hästi uuritud. Viimastel aastatel on paljud biokeemia osad arenenud nii intensiivselt, et nad on kasvanud iseseisvateks teadusharudeks ja -teadusteks. Esiteks võib märkida biotehnoloogiat, geenitehnoloogiat, biokeemilist geneetikat, ökoloogilist biokeemiat, kvant- ja kosmosetegeemiat jne. Biokeemia roll raviainete patoloogiliste protsesside ja molekulaarsete mehhanismide olemuse mõistmisel on suurepärane.

Kõik elusorganismid koosnevad rakkudest ja nende metaboolsetest toodetest. Seda kinnitasid 1838. aastal M. Schleiden ja T. Schwann, kes väitis, et taimed ja loomorganismid on ehitatud konkreetses järjestuses korraldatud rakkudest. Pärast 20 aastat kujundas R. Virkhov rakuteooria aluseid, mis näitas, et kõik elusrakud tekivad eelnevates elusrakkudes. Seejärel arendati rakulist teooriat ja seda täiustati, kuna kognitsiooni meetodid paranesid. Iga rakk on eraldi funktsionaalne üksus, millel on mitmeid eripärasid, olenevalt selle olemusest. Mikroorganismid on esindatud üksikute rakkudega või nende kolooniatega ja paljukellaarsed organismid, näiteks loomad või kõrgemad taimed, koosnevad üksteisest ühendatud miljarditest rakkudest. Rakk on mingi tehas, kus toimuvad mitmesugused ja kooskõlastatud keemilised protsessid. Nagu tegelikus tehases, on raku juhtkeskus, teatud reaktsioonide reguleerimise valdkonnad, reguleerimismehhanismid. Samuti saab rakk toorainet, mis on töödeldud lõppsaaduseks, ja rakku välja visata jäätmed.

Rakud pidevalt sünteesivad aineid, mis on vajalikud nende elutööks. Neid aineid kasutatakse üha enam tööstuses ja meditsiinis. Mõned neist on ainulaadsed ja neid ei saa keemilise sünteesi abil saada.

Lisamise kuupäev: 2015-07-14; Vaated: 2138; Telli kirjalikult

Veel Artikleid Diabeedi

Marmelaad on kulinaarne toode ja maitsekas magustoit, millel on želee järjepidevus. Dermatoloogiliseks marmelaadiks on lubatud ainult see, mis valmistati kodus.

Diabeet diagnoosiga patsiendid reageerivad sellele uudistele erinevalt. Mõned paanikahood, teised seisavad silmitsi olukorraga ja püüavad uuele eluviisile harjuda nii kiiresti kui võimalik.

Insuliin on üks tähtsamaid kogu organismi reguleerivaid hormoone. Millised on selle põhifunktsioonid ja milline on selle aine puudumise oht? Milliseid haigusi põhjustab insuliini tasakaalustamatus?