Способы получения инсулина человека

Как создают инсулин

Препараты инсулина отличаются друг от друга по степени очистки; источнику получения (бычий, свиной, человеческий); веществам, добавляемым к раствору инсулина (удлиняющим его действие, консервантам и т.д.); концентрации; рН; возможности смешивания инсулина короткого с инсулином продленного действия. Сам по себе инсулин — это гормон, вырабатывающийся бета-клетками поджелудочной железы. Он представляет собой двухцепочечный белок, состоящий из 51 аминокислоты. Годовая потребность в инсулине в мире составляет около 65 млрд единиц (1 единица = 42 мкг чистого вещества); производство инсулина требует высокотехнологичных способов промышленного изготовления.

В настоящее время по источнику получения различают свиной инсулин (он сейчас обладает высокой степенью очистки, эффективным сахароснижающим действием и практически не вызывает аллергических реакций) и препараты инсулина человека, которые по химической структуре полностью идентичны человеческому инсулину и производятся, как правило, биосинтетическим способом по генно-инженерной технологии. Современные технологии всех крупных фирм-производителей инсулина гарантируют, что их препараты отвечают самым высоким стандартам качества. Какие-либо значимые различия в сахароснижающем действии между человеческим и свиным монокомпонентным (т.е. с высокой степенью очистки) инсулином отсутствуют, в иммунологическом отношении они не велики, а по данным некоторых исследований, и вовсе минимальны.

В растворе, содержащемся во флаконе с инсулином, присутствует не только белок инсулин, но и различные добавки. Каждая из них выполняет определенную функцию: одни удлиняют действие инсулина, другие служат для дезинфекции, третьи придают препарату буферные свойства и нейтральный рН, т.е. кислотно-щелочное равновесие.

Для удлинения действия препарата, т.е. для получения инсулина продленного действия, к обычному инсулину добавляют одно из двух веществ — либо протамин, либо цинк. В зависимости от этого все инсулины продленного действия подразделяются на протамин-инсулины (НПХ, протафан, хумулин Н, инсуман базал) и цинк-инсулины, в частности, инсулин-цинк-суспензии (ленте, моно-тард, хумулин-цинк). Протамин — белковое вещество, но аллергические реакции на него встречаются крайне редко. Нейтральный рН препарата обеспечивается добавлением фосфатного буфера. Фосфатсодержащий инсулин ни в коем случае нельзя смешивать с инсулин-цинк-суспензией (ИЦС), т.к. при этом в осадок выпадает фосфат цинка, непредсказуемым образом укорачивающий продолжительность действия цинк-инсулина.

По инициативе ВОЗ Всемирный день борьбы против сахарного диабета отмечается ежегодно с 1991 года в день рождения Ф. Бантинга, канадского физиолога, открывшего (совместно с Дж. Дж. Маклеодом) гормон инсулин.

Дезинфицирующим действием обладают некоторые из веществ, которые и без того необходимо вносить в препарат по фармако-технологическим соображениям. Это фенол и крезол (оба вещества обладают специфическим запахом), а также метилпарабензоат (метилпарабен), который не имеет запаха. Присутствие того или иного консерванта и придает некоторым препаратам инсулина специфический запах. Все дезинфицирующие вещества в концентрациях, в которых они присутствуют в препаратах инсулина, не оказывают какого-либо отрицательного влияния. Протамин-инсулины чаще содержат крезол или фенол. В препараты ИЦС нельзя добавлять фенол, изменяющий физические свойства частиц инсулина, поэтому данные препараты содержат метилпарабен. Ионы цинка, содержащиеся в этих препаратах, также оказывают антимикробное действие. Несмотря на многократное введение иглы во флакон с инсулином, такая многоступенчатая антибактериальная защита предотвращает осложнения, которые могли бы возникнуть из-за их бактериального обсеменения. Благодаря наличию консерванта в растворе инсулина пациент может делать подкожные инъекции одним и тем же “одноразовым” инсулиновым шприцем неоднократно сроком до 5-7 дней (при условии, если шприцем пользуется один и тот же человек). Более того, наличие консерванта позволяет не протирать кожу спиртом перед инъекцией — опять-таки если пациент делает инъекцию себе сам инсулиновым шприцем с тонкой иглой.

Первые препараты инсулина содержали лишь одну единицу инсулина в 1 мл раствора. Позже их концентрация была увеличена. Большинство препаратов инсулина во флаконах, использующихся в России, содержат 40 единиц инсулина в 1 мл. На флаконе при этом обычно стоит маркировка U-40 или 40 ед/мл. Инсулиновые шприцы, которыми мы пользуемся, предназначены именно для такого инсулина и градуированы именно для такой его концентрации: если набираем 0,5 мл инсулина — значит, мы набрали 20 единиц, если набрали 0,25 мл — это 10 единиц, и т.д. Каждая метка на инсулиновом шприце обозначает определенный объем, и мы знаем, что в таком-то объеме содержится определенное количество единиц. Следовательно, градуировка шприцев на единицы инсулина есть не что иное, как градуировка по объему раствора, рассчитанная именно на инсулин U-40: 4 ед. инсулина соответствует 0,1 мл раствора, 6 ед. — 0,15 мл и т.д., вплоть до 40 единиц, соответствующих 1 мл раствора (еще раз подчеркнем: при концентрации инсулина 40 ед/мл!).

Во многих странах применяется инсулин, содержащий 100 единиц в 1 мл (U-100). Для него существуют свои инсулиновые шприцы, которые внешне выглядят так же, как и шприцы для инсулина U-40, но градуированы по-другому, с учетом именно этой концентрации, которая, как легко подсчитать, в 2,5 раза выше стандартной (100 ед/мл : 40 ед/мл = 2,5). Что это означает для пациента? Доза инсулина, конечно, остается прежней, т.к. она отражает физиологическую потребность организма в конкретном количестве гормона. То есть если пациент пользовался инсулином U-40 и получал 40 единиц в сутки, ему нужно будет получать 40 единиц в сутки и при лечении инсулином U-100. Однако объем вводимого инсулина U-100 должен быть в 2,5 раза меньше. Иными словами, если 40 единиц инсулина U-40 содержались в 1 мл раствора, то 40 единиц инсулина U-100 будут содержаться всего в 0,4 мл раствора, т.е., объем (но не доза!) вводимого инсулина уменьшится. Именно эта разница в объемах учтена в инсулиновых шприцах, специально предназначенных для инсулина U-100.

К сожалению, об этом не осведомлены многие врачи и особенно пациенты с сахарным диабетом. Первые проблемы появились, когда часть больных стала пользоваться инъекторами инсулина (шприц-ручками), в которых применяются специальные картриджи (пенфиллы) с инсулином U-100. Если шприц-ручка сломалась или закончились специальные иглы для нее, некоторые пациенты набирают инсулин U-100 из пенфиллов обычными инсулиновыми шприцами, предназначенными для инсулина U-40. Если в такой шприц набрать инсулин с концентрацией 100 ед/мл до метки, например, “20 единиц” (а это в таком шприце соответствует 0,5 мл), то получится, что в набранном объеме (0,5 мл) содержится уже 100 ед/мл х 0,5 = 50 единиц инсулина! Таким образом, набирая инсулин U-100 в обычные инсулиновые шприцы и ориентируясь при этом на метки “единиц”, мы всякий раз будем набирать дозу, которая в 2,5 раза превышает ту, что отмечена возле данного деления шприца. Если больной или врач вовремя не обратят внимание на эту ошибку, возможны случаи тяжелых гипогликемий из-за передозировки инсулина, что мы неоднократно и наблюдали на практике.

С другой стороны, иногда в нашу страну по каналам гуманитарной помощи попадали инсулиновые шприцы, предназначенные для инсулина U-100 и градуированные именно для него. По ошибке в эти шприцы можно набрать из флакона привычный нам инсулин U-40, и тогда доза инсулина в шприце окажется в 2,5 раза меньше той, что указана возле соответствующего деления шприца. Как следствие этого можно ожидать “необъяснимого” повышения сахара крови — необъяснимого, впрочем, если не знать следующего правила: для каждой концентрации инсулина должен использоваться соответствующий шприц!

Тщательно продуманный план, по которому осуществляли переход на инсулин U-100, например, в Швейцарии, может служить образцом. Однако он требует тесного взаимодействия и обучения всех участвующих сторон: больных, врачей (причем всех специальностей), медсестер (работающих в любых отделениях!), фармацевтов, промышленности и администрации. Целесообразность перехода только на инсулин 100 ед/мл у нас в стране пока вызывает сомнения, поскольку можно ожидать роста случаев описанных выше ошибок при наборе дозы.

Современная инсулинотерапия, особенно при сахарном диабете I типа, обычно предусматривает применение как инсулина короткого, так и продленного действия. Пациентам было бы удобнее, если бы препараты инсулина короткого и продленного действия можно было смешивать в одном шприце и вводить одновременно, делая не два прокола кожи, а один.

Часто практические врачи не знают, что предпосылкой для возможности смешивания разных препаратов инсулина служит наличие химической и галеновой (т.е. зависящей от состава) сочетаемости инсулина короткого и продленного действия. Особенно важно, чтобы при смешивании двух разновидностей препаратов не растягивалось и не пропадало быстрое начало активности инсулина короткого действия. Доказано, что инсулин короткого действия можно смешивать в одном шприце с протамин-инсулином, при этом быстрое начало действия короткого инсулина не тормозится, т.е. растворимый инсулин не связывается с протамином. При этом не имеет значения, какими фирмами произведены эти препараты. Так, например, можно смешивать актрапид с протафаном или актрапид с хумулином Н. Смеси этих инсулинов можно хранить. Что касается препаратов цинк-инсулина, то уже давно было известно, что кристаллическую инсулин-цинк-суспензию нельзя смешивать с инсулином короткого действия, поскольку последний соединяется с избытком ионов цинка и превращается в инсулин продленного действия — по крайней мере, частично.

Некоторые пациенты предпочитают вначале ввести инсулин короткого действия, затем, оставив иглу под кожей и слегка изменив ее направление, через нее же вводят цинк-инсулин. Хотя научных исследований по этому способу проводилось мало, нельзя исключить, что в части случаев и при таком введении под кожей образуется смесь инсулина короткого действия с цинк-инсулином, что нарушит всасывание первого компонента. Поэтому рекомендуется совершенно раздельное введение инсулина короткого действия и цинк-инсулина (в виде двух отдельных инъекций в участки кожи, отстоящие друг от друга не менее, чем на 1 см). Это менее удобно, чем применение протамин-инсулина в одном шприце с инсулином короткого действия, что позволяет вдвое уменьшить число проколов кожи для инъекции.

Выпускаются и так называемые комбинированные инсулины — комбинации инсулина короткого действия с протамин-инсулинами в фиксированном процентном соотношении (препараты микстард, инсуман комб, актрафан и т.д.). Наиболее оправдывают себя смеси, содержащие 30% короткого и 70% протамин-инсулина или 25% короткого и 75% протамин-инсулина. Процентное соотношение различных компонентов всегда указано в инструкции к применению комбинированных препаратов инсулина. Однако такие препараты больше подходят для пациентов с достаточно постоянным режимом питания, двигательной активности и т.д. (например для пожилых больных сахарным диабетом II типа). Но комбинированные препараты неудобны для проведения современной “гибкой” инсулинотерапии, когда нужно (и можно!) часто изменять дозу инсулина короткого действия (в зависимости от количества углеводов в пище, физической активности и других факторов), а доза инсулина продленного действия (базального) при этом меняется относительно мало.

Сахарный диабет занимает третье место в мире после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. По различным источникам, в мире насчитывается от 120 до 180 млн больных диабетом, что составляет 2-3% от всего населения планеты. По прогнозам ученых, каждые 15 лет ожидается двукратное увеличение числа больных.

Собственно говоря, для эффективной инсулинотерапии требуется лишь один препарат инсулина короткого действия и один препарат инсулина продленного действия, которые можно было бы смешивать друг с другом, а также (в основном для пожилых больных) препарат инсулина комбинированного действия. Согласно современным рекомендациям, следует использовать препараты инсулина, соответствующие следующим критериям: высокая степень очистки; нейтральный рН; возможность смешивания. Из группы продленных инсулинов желательно применять препараты с продолжительностью действия 12—18 часов, подходящие для двукратного введения в сутки.

Cтатья опубликована в журнале «Фармацевтический вестник».

Источник

Технология получения инсулина

Нарушение секреции инсулина. Использование аффиннойхромотографии. Схема получения инсулина. Экспрессия проинсулина в клетках Е.coli. Подходы к решению проблемы сахарного диабета. Вклад биотехнологии в промышленное производство непептидных гормонов.

Рубрика	Медицина
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	11.12.2013
Размер файла	61,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.СЕЙФУЛЛИНА

Кафедра микробиологии и биотехнологии

По дисциплине «Биотехнологии мокроорганизмов»

На тему: Технология получения инсулина

Выполнила: Мырзабек М?лдір Курбанбек?ызы

Проверила: Акимбаева А.К (к. б. н.)

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. История открытия

2. Получение инсулина в биотехнологии

3. Способы получения инсулина человека

4. Экспрессия проинсулина в клетках Е.coli

5. Очистка инсулина

6. Способ применения и дозы

В данной курсовой работе применялись следующие определения:

Белок носитель — обеспечивающий транспортировку гибридного белка в периплазматическое пространство клетки или культуральную среду;

Аффинный компонент — существенно облегчающий выделение гибридного белка.

Инсулин (от лат. insula — остров) — гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы.

Интерлейкины — группа цитокинов, синтезируемая в основном лейкоцитами (по этой причине было выбрано окончание «-лейкин»).

Проинсулин — это предшественник инсулина, синтезирующийся В-клетками островкового аппарата поджелудочной железы.

Хроматография (от греч. chroma, chromatos — цвет, краска), физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами — неподвижной и подвижной (элюент), протекающей через неподвижную.

Инкапсуляция — механизм языка программирования, ограничивающий доступ к составляющим объект компонентам (методам и свойствам), делает их приватными, то есть доступными только внутри объекта.

Гибридный белок (англ. fusionprotein, также химерный, составной белок) — белок, полученный объединением двух или более генов, изначально кодировавших отдельные белки.

Гормоны (от греч. hormao — привожу в движение, побуждаю), инкреты, биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами, или железами внутренней секреции, и выделяемые ими непосредственно в кровь.

Сахарный диабет-группа эндокринных заболеваний, развивающихся вследствие абсолютной или относительной недостаточности гормона инсулина.

Инкапсуляция — механизм языка программирования, ограничивающий доступ к составляющим объект компонентам (методам и свойствам), делает их приватными, то есть доступными только внутри объекта.

Соматостатин — гормон дельта-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, а также один из гормонов гипоталамуса.

Радиоиммунный анализ — метод количественного определения биологически активных веществ, (гормонов, ферментов, лекарственных препаратов и др.) в биологических жидкостях, основанный на конкурентном связывании искомых стабильных и аналогичных им меченных радионуклидом веществ со специфическими связывающими системами.

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВЭЖХ — высокоэффективной жидкостной хроматографией

кДНК — комплементарная дезоксирибонуклеиновая кислота

Основная функция инсулина — обеспечивать проницаемость клеточных мембран для молекул глюкозы. В упрощенном виде можно сказать, что не только углеводы, но и любые питательные вещества, в конечном счете, расщепляются до глюкозы, которая и используется для синтеза других содержащих углерод молекул, и является единственным видом топлива для клеточных энергостанций — митохондрий. Без инсулина проницаемость клеточной мембраны для глюкозы падает в 20 раз, и клетки умирают от голода, а растворенный в крови избыток сахара отравляет организм.

Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток — абсолютная недостаточность инсулина — является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани — относительная инсулиновая недостаточность — имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа.

Использование аффиннойхромотографии значительно снизило содержание в препарате загрязняющих белков с более высокой м.м., чем у инсулина. К таким белкам относятся проинсулин и частично расщепленные проинсулины, которые способны индуцировать выработку антиинсулиновых антител.

Использование человеческого инсулина с самого начала терапии сводит к минимуму возникновение аллергических реакций. Человеческий инсулин быстрее абсорбируется и независимо от формы препарата имеет более короткую длительность действия, чем животные инсулины. Человеческие инсулины менее иммуногены, чем свиные, особенно смешанные бычьи и свиные инсулины.

Целью данной курсовой работы является изучить технологию получения инсулина. Для достижения были поставлены следующие задачи:

1.получение инсулина в биотехнологии

2. способы получения инсулина

З. очистка инсулина

История открытия инсулина связана с именем русского врача И.М. Соболева (вторая половина 19 века), доказавшего, что уровень сахара в крови человека регулируется специальным гормоном поджелудочной железы.

В 1922 году инсулин, выделенный из поджелудочной железы животного, был впервые введен десятилетнему мальчику, больному диабетом результат превзошел все ожидания, и уже через год американская фирма «Eli Lilly» выпустила первый препарат животного инсулина.

После получения первой промышленной партии инсулина в последующие несколько лет пройден огромный путь его выделения и очистки. В результате гормон стал доступен для больных сахарным диабетом 1 типа.

В 1935 году датский исследователь Хагедорн оптимизировал действие инсулина в организме, предложив пролонгированный препарат.

Первые кристаллы инсулина были получены в 1952 году, а в в1954 году английский биохимик Г. Сенджер расшифровал структуру инсулина. Развитие методов очистки гормона от других гормональных веществ и продуктов деградации инсулина позволили получить гомогенный инсулин, называемый однокомпонентным.

В начале 70-х гг. советскими учеными А. Юдаевым и С. Швачкиным был предложен химический синтез инсулина, однако осуществление данного синтеза в промышленном масштабе было дорогостоящим и нерентабельным.

В дальнейшем шло прогрессирующее улучшение степени очистки инсулинов, что уменьшало проблемы, обусловленные инсулиновой аллергией, нарушениями работы почек, расстройством зрения и иммунной резистентностью к инсулину. Был необходим наиболее эффективный гормон для заместительной терапии при сахарном диабете — гомологичный инсулин, то есть инсулин человека.

В 80-годах достижения молекулярной биологии позволили синтезировать с помощью E.coli обе цепи человеческого инсулина, которые были, затем соединены в молекулу биологически активного гормона, а в Институте биоорганической химии РАН получен рекомбинантный инсулин с использованием генно-инженерных штаммов E.coli.

2. Получение инсулина в биотехнологии

Инсулин, пептидный гормон островков Лангерганса поджелудочной железы, представляет основное средство лечения при сахарном диабете. Эта болезнь вызвана дефицитом инсулина и проявляется повышением уровня глюкозы в крови. До недавнего времени инсулин получали из поджелудочной железы быка и свиньи. Препарат отличался от человеческого инсулина 1-3 аминокислотными заменами, так что возникала угроза аллергических реакций, особенно у детей. Широкомасштабное терапевтическое применение инсулина сдерживалось его высокой стоимостью и ограниченностью ресурсов. Путем химической модификации инсулин из животных удалось сделать неотличимым от человеческого, но это означало дополнительное удорожание продукта.[1]

Компания Eli Lilly с 1982 г. производит генно-инженерный инсулин на основе раздельного синтеза Е. colieА — и В-цепей. Стоимость продукта значительно снизилась, получаемый инсулин идентичен человеческому. С 1980 г. в печати имеются сообщения о клонировании гена проинсулина — предшественника гормона, переходящего в зрелую форму при ограниченном протеолизе.

К лечению диабета приложена также технология инкапсулирования: клетки поджелудочной железы в капсуле, введенные однократно в организм больного, продуцируют инсулин в течение года.

Компания Integrated Genetics приступила к выпуску фолли-кулостимулирующего и лютенизирующего гормонов. Эти пептиды составлены из двух субъединиц. На повестке дня вопрос о промышленном синтезе олигопептидных гормонов нервной системы -энкефалинов, построенных из 5 аминокислотных остатков, и эндорфинов, аналогов морфина. При рациональном применении эти пептиды снимают болевые ощущения, создают хорошее настроение, повышают работоспособность, концентрируют внимание, улучшают память, приводят в порядок режим сна и бодрствования. Примером успешного применения методов генетической инженерии может служить синтез р-эндорфина по технологии гибридных белков, описанной выше для другого пептидного гормона, соматостатина[2].

3. Способы получения инсулина человека

Исторически первым способом получения инсулина для терапевтических целей является выделение аналогов этого гормона из природных источников (островков поджелудочной железы крупного рогатого скота и свиней). В 20-х годах прошлого века было установлено, что бычий и свиной инсулины (которые являются наиболее близкими к инсулину человека по своему строению и аминокислотной последовательности) проявляют в организме человека активность, сравнимую с инсулином человека. После этого долгое время для лечения пациентов, страдающих сахарным диабетом I типа, применяли инсулины быка или свиньи. Однако через некоторое время было показано, что в ряде случаев в организме человека начинают накапливаться антитела к бычьему и свиному инсулинам, тем самым сводя на нет их действие.

С другой стороны, одним из преимуществ этого метода получения инсулина является доступность исходного сырья (бычий и свиной инсулин можно легко получать в больших количествах), что и сыграло решающую роль при разработке первого способа получения инсулина человека. Этот метод получил название полусинтетического[3].

При этом способе получения инсулина человека в качестве исходного сырья использовали свиной инсулин. От очищенного свиного инсулина отщепляли С-концевой октапептид В-цепи, после чего синтезировали С-концевой октапептид человеческого инсулина. Затем его химически присоединяли, снимали защитные группы и очищали полученный инсулин. При тестировании данного метода получения инсулина было показана полная идентичность полученного гормона инсулину человека. Основной недостаток данного способа заключается в высокой стоимости получающегося инсулина (даже сейчас химический синтез октапептида — дорогое удовольствие, тем более в промышленном масштабе).

В настоящее время инсулин человека, в основном, получают двумя способами:модификацией свиного инсулина синтетико-ферментативным методом и генно-инженерным способом.

В первом случае метод основан на том, что свиной инсулин отличается от инсулина человека одной заменой на С-конце В-цепи Ala30Thr. Замену аланина на треонин осуществляют путем катализируемого ферментом отщепления аланина и присоединение вместо него защищенного по карбоксильной группе остатка треонина, присутствующего в реакционной смеси в большом избытке. После отщепления защитной О-трет-бутильной группы получают инсулин человека. (рисунок 1)

Рисунок 1 — Схема способы получения инсулина человека

Инсулин оказался первым белком, полученным для коммерческих целей с использованием технологии рекомбинантной ДНК. Существует два основных подхода для получения генно-инженерного инсулина человека. В первом случае осуществляют раздельное (разные штаммы-продуценты) получение обеих цепей с последующим фолдингом молекулы (образование дисульфидных мостиков) и разделением мизоформ. Во втором — получение в виде предшественника (проинсулина) с последующим ферментативным расщеплением трипсином и карбоксипептидазой. В до активной формы гормона. Наиболее предпочтительным в настоящее время является получение инсулина в виде предшественника, обеспечивающее правильность замыкания дисульфидных мостиков (в случае раздельного получения цепей проводят последовательные циклы денатурации, разделения мизоформ и ренатурации[3].

При обоих подходах возможно как индивидуальное получение исходных компонентов (А- и В-цепи или проинсулин), так и в составе гибридных белков. Помимо А- и В-цепи или проинсулина, в составе гибридных белков могут присутствовать:

1) белок носитель — обеспечивающий транспортировку гибридного белка в периплазматическое пространство клетки или культуральную среду;

2) аффинный компонент — существенно облегчающий выделение гибридного белка.

При этом оба эти компонента могут одновременно присутствовать в составе гибридного белка. Кроме этого, при создании гибридных белков может использоваться принцип мультимерности, (то есть, в гибридном белке присутствует несколько копий целевого полипептида), позволяющий существенно повысить выход целевого продукта[4].

В работе использовали штамм JM 109 N1864 со встроенной в плазмиду нуклеотидной последовательностью, экспрессирующей гибридный белок, который состоит из линейного проинсулина и присоединенного к его N-концу через остаток метионина фрагмента белка АStaphylococcusaureus. Культивирование насыщенной биомассы клеток рекомбинантного штамма обеспечивает начало производства гибридного белка, выделение и последовательная трансформация которого intube приводят к инсулину. Другая группа исследователей получала в бактериальной системе экспрессии слитой рекомбинантный белок, состоящий из проинсулина человека и присоединенного к нему через остаток метионина полигистидинового «хвоста». Его выделяли, используя хелатную хроматографию на колонках с Ni-агарозой из телец включения и расщепляли бромцианом. Авторы определили, что выделенный белок является S-сульфурированным. Картирование и масс-спектрометрический анализ полученного проинсулина, очищенного ионнообменной хроматографией на анионите и ОФ (обращеннофазовой) ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографией), показали наличие дисульфидных мостиков, соответствующих дисульфидным мостикам нативного проинсулина человека. Также сообщается о разработке нового, усовершенствованного способа получения инсулина человека методами генной инженерии в прокариотических клетках. Авторами установлено, что полученный инсулин по своему строению и биологической активности идентичен гормону, выделенному из поджелудочной железы[5].

В последнее время пристальное внимание уделяется упрощению процедуры получения рекомбинантного инсулина методами генной инженерии. Так получили слитой белок, состоящий из лидерного пептида интерлейкина присоединенного к N-концу проинсулина, через остаток лизина. Белок эффективно экспрессировался и локализовался в тельцах включения. После выделения белок расщеплялся трипсином с получением инсулина и С-пептида. Другая группа исследователей действовала аналогичным способом. Слитой белок, состоящий из проинсулина и двух синтетических доменов белка А стафилококков, связывающих IgG, локализовался в тельцах включения, но обладал более высоким уровнем экспрессии. Белок выделялся аффинной хроматографией с использованием IgG и обрабатывался трипсином и карбоксипептидазой В. Полученные инсулин и С-пептид очищались ОФ ВЭЖХ. При создании слитых конструкций весьма существенным является соотношение масс белка носителя и целевого полипептида. Так описано конструирование слитых конструкций, где в качестве полипептида — носителя использовали белок, связывающий сывороточный альбумин человека. К нему присоединяли один, три и семь С-пептидов. С-пептиды соединялись по принципу «голова-хвост» с помощью аминокислотных спейсеров, несущих сайт рестрикции Sfi I и два остатка аргинина в начале и в конце спейсера для последующего расщепления белка трипсином. ВЭЖХ продуктов расщепления показала, что отщепление С-пептида проходит количественно, а это позволяет использовать способ мультимерных синтетических генов для получения целевых полипептидов в промышленном масштабе.

Получение мутанта проинсулина, который содержал замену Arg32Tyr. При совместном расщеплении этого белка трипсином и карбоксипептидазой В образовывался нативный инсулин и С-пептид содержащий остаток тирозина. Последний, после мечения 125I, активно используется в радиоиммунном анализе[6].

Источник