Виробництво генно-інженерного інсуліну людини. Оптимізація умов ферментативного гідролізу при виробництві

Виробництво генно-інженерного інсуліну людини. Оптимізація умов ферментативного гідролізу при виробництві

У Російській Федерації, як і в усьому світі, постійно збільшується кількість хворих цукровим діабетом і в цей час воно досягає 2 млн. чоловік, з яких більше 400 000 мають потребу в щоденному прийомі інсуліну.

Проблема забезпечення хворих цукровим діабетом препаратами інсуліну особливо загострилася з 1990 року після припинення виробництва ряду готових лікарських форм інсуліну через невідповідність їхньої якості світовому стандарту й заборони використання яловичих інсулінів, що становили 70 відсотків об'єму випуску.

В останні роки більшість розвинених країн світу для лікування хворих цукровим діабетом використовують рекомбінантний інсулін людини, одержуваний генно-інженерними методами. В 2005 р. на закупівлю інсуліну Росія затратила 185 млн. дол. США. Реальним шляхом, що дозволяє покрити дефіцит інсуліну й знизити витрати валютних коштів, є створення в країні потужностей по виробництву вітчизняного рекомбінантного інсуліну людини.

Інсулін відноситься до життєво важливих лікарських засобів, які Всесвітня організація охорони здоров'я рекомендує самостійно виробляти тим країнам, чиє населення перевищує 50 млн. чоловік. З 1923 року до 80-х років минулого століття інсулін вироблявся винятково із тваринної сировини, а саме з підшлункової залози свиней і великої рогатої худоби, і тільки в 1982 році вперше була створена можливість виробництва інсуліну людини методом генетичної зміни мікроорганізмів. У цей час частка генно-інженерного інсуліну людини в усьому світі неухильно зростає й в 2004 р. вона склала більше 70% від загального обсягу виробництва гормону.

Структура людського інсуліну

Молекула інсуліну являє собою поліпептид, що складається із двох ланцюгів - А и В (мал. 1);

Мал. 1. Структура інсуліну й розбіжності в амінокислотній послідовності молекул інсуліну ссавців. Сірим кольором показані місця замін амінокислот, що найбільш часто зустрічаються.

Ланцюги інсуліну ковалентно зв'язані між собою двома дисульфідними зв'язками АЗ7 і АЗ19. У молекулі інсуліну є також один дисульфідний зв'язок в А-ланцюга: А6-АН . Амінокислотна послідовність інсуліну людини й більшості ссавців добре відома . Локалізація всіх трьох дисульфідних містків постійна, а А- і У-ланцюга представників більшості видів містять 21 і 30 амінокислотних залишків, відповідно. В обох ланцюгах у багатьох положеннях зустрічаються амінокислотні заміни, що не впливають на біологічну активність гормону, однак найпоширенішими є заміни в положенні 8.9 і 10 А-ланцюга (табл. 1).

Таблиця 1:Амінокислотна послідовність інсуліну різних ссавців

Ссавці Амінокислоти А-ланцюга в положенні Амінокислоти У-ланцюга в положенні

8 9 10 30

Людина Треонін Серин Ізолейцин Треонін

Бик Аланін Серин Валіи Аланін

Свиня Треонін Серин Ізолейцин Аланін

Собака Треонін Серин Ізолейцин Аланін

Кашалот Треонін Серин Ізолейцин Аланін

Кролик Треонін Серин Ізолейцин Серин