Получение инсулина, методами генной инженерии

Содержание
Введение 3
Глава 1. Строение и функции инсулина 5
1.1. Строение молекулы инсулина 5
1.2. Биологическое значение инсулина 7
1.3. Биосинтез инсулина 8
Глава 2. Синтез инсулина методами генной инженерии 10
2.1. Применение методов генной инженерии для синтеза лекарственных препаратов 10
2.2. Методы генной инженерии 11
2.3. Получение инсулина методами генной инженерии 14
Заключение 18
Литература 20
Приложение 22

Введение
Инсулин ‒ белковый гормон, вырабатываемый β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Гормон оказывает влияние преимущественно на углеводный обмен, обеспечивает проницаемость клеточной мембраны для молекул глюкозы. В отсутствие инсулина проницаемость клеточных мембран для глюкозы снижается в 20 раз, в крови образуется избыток сахара, оказывающий негативное влияние на организм [1].
Ключевым звеном патогенеза сахарного диабета первого типа является абсолютная недостаточность инсулина, возникающая в результате нарушения секреции инсулина при разрушении β-клетками.
Инсулин был первым белком, аминокислотная последовательность которого была расшифрована полностью. В 1978 году инсулин был впервые синтезирован в генетически модифицированной бактерии. Синтез инсулина стал началом новой эпохи в биотехнологии: в 1982 году американская компания Genentech стала продавать натуральный человеческий инсулин, синтезированный в биореакторе генно-модифицированными бактериями E.coli. Развитие методов очистки гормона от примесей и продуктов деградации инсулина позволило получить однокомпонентный гомогенный инсулин [6, 11].
Разработка новых технологий синтеза инсулина направлена на улучшение его степени очистки, что позволяет уменьшить инсулиновую аллергию и иммунную резистентность к инсулину. Возникла необходимость получения более эффективных гормонов для заместительной терапии при сахарном диабете – гомологичного инсулина, то есть инсулина человека.
В 80-е годы достижения молекулярной биологии позволили синтезировать обе цепи человеческого инсулина с помощью E.coli. В Институте биоорганической химии РАН с использованием генно-инженерных штаммов E.coli получен рекомбинантный инсулин [10].
Использование аффинной хромотографии значительно снизило содержание в препарате загрязняющих белков с более высокой молекулярной массой, чем у инсулина. К таким белкам относятся проинсулин и частично расщепленные проинсулины, способные индуцировать выработку антиинсулиновых антител.
С самого начала терапии использование человеческого инсулина сводит к минимуму возникновение аллергических реакций. Человеческий инсулин абсорбируется быстрее, абсорбция не зависит от формы препарата. Человеческий инсулин обладает меньшей иммуногенностью, чем свиной, и особенно смешанный бычий и свиной инсулин.
Цель работы: изучение синтеза инсулина методом генной инженерии
Задачи исследования:
• познакомиться с различными типами инсулина и их ролью в организме
• изучить методы генной инженерии
• ознакомиться с методами синтеза инсулина
Объект исследования: инсулин
Предмет исследования: синтез инсулина методами генной инженерии

Заключение
Радикальным, а в большинстве случаев единственным средством для поддержания жизни и трудоспособности больных сахарным диабетом до настоящего времени служит инсулин. До получения и внедрения инсулина в клиническую практику в течение одного-двух лет с начала заболевания больных сахарным диабетом I типа ждал летальный исход, несмотря на применение самых изнурительных диет. Больные сахарным диабетом I типа нуждаются в пожизненной заместительной терапии препаратами инсулина. Прекращение регулярного введения инсулина в силу тех или иных причин ведет к быстрому развитию осложнений и скорой гибели больного.
В настоящее время по распространенности сахарный диабет находится на III месте после заболеваний сердечно-сосудистой системы и злокачественных опухолей. Распространенность сахарного диабета среди взрослого населения, по данным Всемирной организации здравоохранения, в большинстве регионов мира составляет 2-5 % и имеет тенденцию к увеличению каждые 15 лет количества больных почти в два раза. Численность инсулинзависимых больных, несмотря на очевидный прогресс в области здравоохранения, увеличивается с каждым годом и на текущий момент только в России составляет около 2 миллионов человек.
Наиболее перспективными методами получения инсулина являются методы генной инженерии. Генно-инженерный инсулин получают раздельным получением цепей А и В с использованием разных штаммов-продуцентов и последующим фолдингом молекулы, с последующим разделением изоформ, и синтез в клетках E.Coli проинсулина с его расщеплением трипсином и карбоксипептидазой и получением нативный инсулина.
Создание препаратов отечественного генно-инженерного инсулина человека открывает новые возможности решения многих проблем диабетологии России для спасения жизни миллионов людей, страдающих сахарным диабетом.