Sejarah insulin

Analisis

Sejarah insulin

Mungkin obat hormon yang paling penting dan paling sering digunakan dalam praktik medis adalah insulin. Insulin manusia - hormon yang disintesis oleh sel beta pankreas - memainkan peran besar dalam proses berfungsinya normal tubuh manusia.

Fungsinya yang paling penting adalah untuk menyediakan sel-sel tubuh dengan bahan energetik utama, glukosa.

Jika insulin tidak cukup, sel-sel tidak dapat menyerap glukosa, itu menumpuk di dalam darah, dan jaringan dan organ mengalami kelaparan energi. Dengan kekurangan insulin, penyakit serius seperti diabetes mellitus berkembang.

Sampai awal abad XX. pasien diabetes meninggal pada usia anak-anak atau muda karena berbagai komplikasi penyakit mereka, hampir tidak ada yang berhasil hidup lebih dari 5-7 tahun setelah timbulnya penyakit.

Peran pankreas dalam perkembangan diabetes hanya diketahui pada akhir abad XIX. Pada tahun 1869, di Berlin, seorang mahasiswa kedokteran berusia 22 tahun, Paul Langergans, mempelajari struktur pankreas dengan mikroskop dan menarik perhatian ke sel-sel yang sebelumnya tidak diketahui yang membentuk kelompok-kelompok yang didistribusikan secara merata di seluruh kelenjar, tetapi fungsi sel-sel ini, kemudian disebut pulau Langerhans., tetap tidak dikenal.

Kemudian, Ernst Lako berhipotesis bahwa pankreas terlibat dalam proses pencernaan. Pada tahun 1889, ahli fisiologi Jerman Oscar Minkowski mencoba membuktikan bahwa nilai pankreas dalam pencernaan sudah dibuat-buat. Untuk ini, ia membuat percobaan di mana ia mengeluarkan kelenjar pada anjing yang sehat. Beberapa hari setelah percobaan dimulai, asisten Minkowski, yang memantau keadaan hewan laboratorium, menarik perhatian sejumlah besar lalat yang terbang ke urin anjing percobaan.

Setelah memeriksa urin, ia menemukan bahwa seekor anjing tanpa pankreas mengeluarkan gula dengan urin. Ini adalah pengamatan pertama yang menghubungkan pekerjaan pankreas dan perkembangan diabetes. Pada tahun 1901, Eugene Opie membuktikan bahwa diabetes mellitus disebabkan oleh gangguan pada struktur pankreas, yaitu penghancuran total atau sebagian pulau Langerhans.

Yang pertama yang dapat mengisolasi insulin dan berhasil menerapkannya untuk merawat pasien adalah ahli fisiologi Kanada Frederick Banting. Upaya menciptakan obat untuk diabetes ilmuwan muda mendorong peristiwa tragis - dua temannya meninggal karena diabetes. Bahkan sebelum Banting, banyak peneliti, memahami peran pankreas dalam pengembangan diabetes mellitus, mencoba mengisolasi zat yang secara langsung akan mempengaruhi kadar gula darah, tetapi semua upaya berakhir dengan kegagalan.

Kegagalan ini juga disebabkan oleh fakta bahwa enzim pankreas (terutama trypsin) mengelola setidaknya sebagian membusuk molekul protein insulin sebelum mereka dapat diisolasi dari ekstrak jaringan kelenjar. Pada tahun 1906, Georg Ludwig Zeltser dapat mencapai beberapa keberhasilan dalam mengurangi kadar glukosa darah anjing percobaan dengan bantuan ekstrak pankreas, tetapi ia tidak dapat melanjutkan pekerjaannya. Scott pada tahun 1911 di University of Chicago menggunakan ekstrak pankreas dalam air dan melihat sedikit penurunan glikosuria pada hewan percobaan, tetapi ia tidak dapat meyakinkan atasannya tentang pentingnya penelitiannya, dan segera eksperimen ini dihentikan.

Efek yang sama ditunjukkan oleh Israel Kleiner pada tahun 1919, tetapi tidak menyelesaikan pekerjaan karena awal Perang Dunia Pertama.

Sebuah karya serupa pada tahun 1921 diterbitkan oleh Profesor Fisiologi dari Sekolah Kedokteran Rumania Nicola Paulesco, dan banyak orang, termasuk di Rumania, menganggapnya sebagai pelopor insulin. Namun, manfaat isolasi insulin dan keberhasilan penggunaannya justru dimiliki oleh Frederick Banting.

Banting bekerja sebagai dosen junior di Departemen Anatomi dan Fisiologi di sebuah universitas Kanada di bawah pengawasan Profesor John MacLeod, yang kemudian dianggap sebagai spesialis hebat dalam diabetes. Banting mencoba mencapai atrofi pankreas dengan membalut saluran ekskretorisnya (saluran) selama 6-8 minggu, sambil mempertahankan pulau Langerhans tidak berubah dari efek enzim pankreas, dan untuk mendapatkan ekstrak murni dari sel-sel pulau ini.

Untuk melakukan percobaan ini, diperlukan laboratorium, asisten dan anjing percobaan, yang tidak dimiliki Banting.

Untuk bantuan, ia berpaling ke Profesor John MacLeod, yang sangat menyadari kegagalan masa lalu dalam mendapatkan hormon pankreas. Karena itu, ia pertama kali tidak mengizinkan Banting ke laboratoriumnya. Namun, Banting tidak mundur dan pada musim semi 1921 ia kembali meminta MacLeod untuk diizinkan bekerja di laboratorium setidaknya selama dua bulan. Karena saat ini MacLeod akan pergi ke Eropa dan laboratoriumnya gratis, ia setuju. Sebagai asisten Banting, seorang siswa kelas 5 diberikan kepada Charles Best, yang telah mempelajari dengan baik metode untuk menentukan gula darah dan urin.

Untuk melakukan percobaan yang membutuhkan pengeluaran besar, Banting harus menjual hampir semua propertinya.

Beberapa anjing diikat dengan saluran pankreas, setelah itu mereka mulai menunggu atrofi. Pada tanggal 27 Juli 1921, ekstrak pankreas yang mengalami atrofi diberikan kepada anjing dengan pankreas yang terletak di precoma. Setelah beberapa jam, anjing mengalami penurunan gula darah dan urin, dan aseton menghilang.

Kemudian ekstrak pankreas diperkenalkan untuk kedua kalinya, dan dia hidup 7 hari lagi. Mungkin anjing itu akan hidup lebih lama, tetapi para peneliti kehabisan ekstrak, karena insulin dari pankreas anjing itu sangat padat karya dan tahan lama.

Selanjutnya, Banting dan Best mulai mendapatkan ekstrak dari pankreas anak sapi yang belum lahir, di mana enzim pencernaan belum diproduksi, tetapi jumlah insulin yang cukup sudah disintesis. Jumlah insulin sekarang cukup untuk menjaga anjing percobaan tetap hidup hingga 70 hari. MacLeod, yang telah kembali dari Eropa pada saat itu, secara bertahap menjadi tertarik pada pekerjaan Banting dan Best dan menghubungkan semua personel laboratorium ke sana. Banting, yang awalnya disebut ekstrak pankreas yang diperoleh Isletin, atas saran MacLeod, menamainya insulin (dari bahasa Latin. Insula - "pulau").

Produksi insulin terus berhasil. Pada 14 November 1921, Banting dan Best melaporkan hasil penelitian mereka pada pertemuan Klub Jurnal Fisiologis Universitas Toronto. Sebulan kemudian, sebuah laporan diikuti di Amerika Serikat, di American Physiological Society di New Haven.

Jumlah ekstrak yang diperoleh dari pankreas sapi yang disembelih di rumah jagal mulai tumbuh dengan cepat, dan seorang spesialis diperlukan untuk memastikan pemurnian insulin yang baik. Untuk tujuan ini, pada akhir 1921, MacLeod membawa karya ahli biokimia terkenal James Collip, yang dengan cepat mencapai hasil yang baik dalam pemurnian insulin. Pada Januari 1922, Banting dan Best memulai uji klinis insulin pertama pada manusia.

Pada awalnya, para ilmuwan menyuntikkan masing-masing 10 unit insulin, dan kemudian seorang sukarelawan, yang berusia 14 tahun, Leonard Thompson, yang menderita diabetes. Suntikan pertama dibuat kepadanya pada 11 Januari 1922, namun, itu tidak sepenuhnya berhasil, karena ekstrak tidak cukup dimurnikan, yang menyebabkan pengembangan alergi. Selama 11 hari berikutnya, Collip bekerja keras di laboratorium untuk meningkatkan ekstrak, dan pada 23 Januari injeksi insulin kedua diberikan kepada bocah itu.

Setelah pengenalan insulin, anak itu mulai pulih dengan cepat - itu adalah orang pertama yang diselamatkan oleh insulin. Segera, Banting menyelamatkan temannya, dokter Joe Gilchrist, dari kematian yang akan datang.

Berita sukses penggunaan insulin pertama kali pada 23 Januari 1922 menjadi sensasi internasional. Banting dan rekan-rekannya benar-benar membangkitkan ratusan pengidap diabetes, terutama mereka yang memiliki bentuk parah. Dia menulis banyak surat yang meminta penyelamatan dari penyakit, datang kepadanya di laboratorium. Namun, pada saat itu masih ada banyak kekurangan - sediaan insulin tidak cukup terstandarisasi, tidak ada cara untuk mengendalikan diri, dan dosis insulin harus diukur secara kasar dengan mata. Karena itu, reaksi hipoglikemik organisme sering terjadi ketika kadar glukosa turun di bawah normal.

Namun, peningkatan insulin dan pengenalannya ke dalam praktik medis sehari-hari terus berlanjut.

University of Toronto mulai menjual lisensi produksi insulin ke berbagai perusahaan farmasi, dan pada 1923 hormon ini tersedia untuk semua penderita diabetes.

Lily (AS) dan Novo Nordisk (Denmark), yang masih menjadi pemimpin di bidang ini, telah menerima izin untuk memproduksi obat-obatan. Bantingu pada tahun 1923. University of Toronto dianugerahi gelar doktor sains, ia terpilih sebagai profesor. Departemen penelitian medis khusus juga dibuka untuk Banting dan Best, yang diberi gaji tinggi.

Pada tahun 1923, Banting dan McLeod dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Kedokteran, yang mereka bagikan secara sukarela dengan Best dan Collip.

Pada tahun 1926, ilmuwan medis Abel mampu mensintesis insulin dalam bentuk kristal. Setelah 10 tahun, peneliti Denmark Hagedorn menerima insulin yang berkepanjangan (diperpanjang), dan 10 tahun kemudian, protamine netral Hagerdon diciptakan, yang masih tetap menjadi salah satu jenis insulin yang paling populer.

Komposisi kimiawi dari insulin didirikan oleh ahli biologi molekuler Inggris Frederick Sanger, yang memenangkan Hadiah Nobel untuk ini pada tahun 1958. Insulin menjadi protein pertama, urutan asam amino yang benar-benar diterjemahkan.

Struktur spasial molekul insulin didirikan menggunakan metode difraksi sinar-X pada 1990-an. Dorothy Crouft Hodgkin, yang juga dianugerahi Hadiah Nobel.

Setelah Banting menerima insulin sapi, percobaan dilakukan dengan insulin yang diperoleh dari kelenjar pankreas babi dan sapi, serta hewan lain (misalnya, ikan paus dan ikan).

Molekul insulin manusia terdiri dari 51 asam amino. Insulin babi berbeda dari itu hanya dalam satu asam amino, asam tiga sapi, yang tidak mencegah mereka dari normalisasi kadar gula dengan cukup baik. Namun, insulin yang berasal dari hewan memiliki kelemahan yang signifikan - dalam proporsi yang signifikan dari pasien itu menyebabkan reaksi alergi. Oleh karena itu, pekerjaan lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan insulin. Pada tahun 1955, struktur insulin manusia diuraikan, dan pekerjaan intensif dimulai pada isolasi.

Untuk pertama kalinya hal itu dimungkinkan pada tahun 1981 oleh ilmuwan Amerika, Gilbert dan Lomedico. Agak kemudian, insulin diperoleh, diperoleh dari ragi roti oleh rekayasa genetika. Insulin adalah protein manusia pertama yang disintesis pada tahun 1978 oleh bakteri E. coli yang dimodifikasi secara genetik. Itu darinya dalam bioteknologi memulai era baru. Sejak 1982, perusahaan Amerika Genentech mulai menjual insulin manusia yang disintesis dalam bioreaktor. Insulin ini tidak memiliki efek alergi pada tubuh manusia.

Sejarah insulin adalah salah satu kisah paling luar biasa dari penemuan luar biasa dalam farmakologi. Seluruh pentingnya penemuan dan sintesis insulin ditunjukkan oleh fakta bahwa tiga hadiah Nobel diberikan untuk bekerja dengan molekul ini. Diabetes mellitus terus menjadi penyakit yang tidak dapat disembuhkan hingga saat ini, hanya suntikan obat magis yang dapat menyelamatkan hidup pasien.

Namun, kesempurnaan dalam produksi insulin belum tercapai, ia memiliki efek sampingnya (misalnya, lipodistrofi terjadi di tempat injeksi, dll.), Oleh karena itu, upaya untuk meningkatkan atau mengubah kualitas insulin yang disintesis masih berlangsung.

Sejarah pembuatan insulin;

Mungkin obat hormon yang paling penting dan paling sering digunakan dalam praktik medis adalah insulin. Insulin manusia, suatu hormon yang disintesis oleh sel beta pankreas, memainkan peran besar dalam proses fungsi normal tubuh manusia.

Fungsinya yang paling penting adalah untuk menyediakan sel-sel tubuh dengan bahan energetik utama, glukosa.

Peran pankreas dalam perkembangan diabetes hanya diketahui pada akhir abad XIX. Pada tahun 1869, di Berlin, seorang mahasiswa kedokteran berusia 22 tahun, Paul Langergans, mempelajari struktur pankreas dengan mikroskop dan menarik perhatian ke sel-sel yang sebelumnya tidak diketahui yang membentuk kelompok-kelompok yang didistribusikan secara merata di seluruh kelenjar, tetapi fungsi sel-sel ini, yang kemudian disebut Pulau Langerhans, tetap tidak dikenal.

Efek yang sama ditunjukkan oleh Israel Kleiner pada tahun 1919, tetapi tidak menyelesaikan pekerjaan karena awal Perang Dunia Pertama.

Untuk melakukan percobaan ini, diperlukan laboratorium, asisten dan anjing percobaan, yang tidak dimiliki Banting.

Untuk bantuan, ia berpaling ke Profesor John MacLeod, yang sangat menyadari kegagalan masa lalu dalam mendapatkan hormon pankreas. Karena itu, ia pertama kali tidak mengizinkan Banting ke laboratoriumnya. Namun, Banting tidak mundur dan pada musim semi 1921 ia kembali meminta MacLeod untuk diizinkan bekerja di laboratorium setidaknya selama dua bulan. Karena saat ini MacLeod akan pergi ke Eropa dan laboratoriumnya gratis, ia setuju. Sebagai asisten, Banting diberi gelar sarjana tahun ke 5 Charles Best, yang telah mempelajari metode untuk menentukan gula darah dan urin dengan baik.

Untuk melakukan percobaan yang membutuhkan pengeluaran besar, Banting harus menjual hampir semua propertinya.

Namun, peningkatan insulin dan pengenalannya ke dalam praktik medis sehari-hari terus berlanjut.

University of Toronto mulai menjual lisensi produksi insulin ke berbagai perusahaan farmasi, dan pada 1923 hormon ini tersedia untuk semua penderita diabetes.

Pada tahun 1923, Banting dan McLeod dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Kedokteran, yang mereka bagikan secara sukarela dengan Best dan Collip.

Struktur spasial molekul insulin didirikan menggunakan metode difraksi sinar-X pada 1990-an. Dorothy Crouft Hodgkin, yang juga dianugerahi Hadiah Nobel.

Setelah Banting menerima insulin sapi, percobaan dilakukan dengan insulin yang diperoleh dari kelenjar pankreas babi dan sapi, serta hewan lain (misalnya, ikan paus dan ikan).

Fakta menarik tentang penemuan insulin

Obat insulin pertama, yang berhasil menyelamatkan nyawa manusia, diperkenalkan kepada seorang remaja yang sakit pada tahun 1922. Itu dibuat dari pankreas sapi, dan sebelum mendapatkan obat, butuh kerja keras selama berabad-abad, penemuan dan intrik, dan banyak yang masih berdebat tentang siapa yang membuka insulin, meskipun penulis memenangkan Hadiah Nobel.

Belajar

Umat manusia telah mengetahui tentang diabetes sejak zaman Yunani kuno: memperhatikan bahwa air dalam tubuh pasien tidak berlama-lama, orang itu selalu haus, Areteus dari Cappadocia menyebut penyakit itu "diabayno" - "untuk melewati". Pada awal abad kedua puluh, banyak yang diketahui tentang diabetes mellitus dan anjing memainkan peran penting dalam hal ini. Percobaan dilakukan dengan kejam: hewan mengeluarkan pankreas, setelah itu para ilmuwan mengamati pertumbuhan gula dalam tubuh (jumlah glukosa dalam urin ditentukan dan gejala penyakit dipantau). Jadi terbukti bahwa diabetes berhubungan langsung dengan pankreas.

Seorang ilmuwan dari Rusia, Leonid Sobolev, adalah orang pertama yang menemukan bahwa tidak semua pankreas bertanggung jawab atas perkembangan diabetes, tetapi hanya sebagian dari sel (pulau Langerhans). Dia melakukan ini pada tahun 1900, setelah mengikat saluran ekskresi pankreas ke anjing, yang menyebabkan atrofi, tetapi karena pulau Langerhans tetap utuh, hewan itu tidak menderita diabetes. Meskipun ilmuwan dari Rusia bergerak ke arah yang benar, dia meninggal tanpa menyelesaikan penelitian.

Selanjutnya, para ilmuwan telah menentukan bahwa perkembangan penyakit dipengaruhi oleh kurangnya zat aktif biologis yang diproduksi dalam sel-sel ini dan berkontribusi pada penyerapan glukosa dalam tubuh dan untuk produksinya (pada tahun 1916, Charpy-Schafer Jerman memberi nama pada zat-zat ini: kata Latin "insula" berarti pulau).

Gagasan bahwa diabetes dapat diobati dengan memberikan insulin secara eksternal muncul segera setelah ditemukan, tetapi semua percobaan tidak berhasil. Dapatkan hormon dalam bentuk murni tidak bekerja, dan ketika menelan obat dihancurkan oleh aksi jus pencernaan.

Sintesis insulin pertama bisa membuat peneliti Perancis GLay. Dia menyuntikkan ke kanal pankreas minyak anjing, yang menyebabkan atrofi organ, sementara pulau Langerhans tetap utuh. Dari kelenjar yang mengalami atrofi, Gley melakukan peregangan dan menyuntikkan anjing, yang menderita diabetes karena pankreas yang diangkat. Hewan itu tidak mati ketika obat disuntikkan ke tubuhnya.

Gley tidak mementingkan penemuannya, membuat deskripsi penelitian yang terperinci, dan pada tahun 1905 ia menyimpan Paris Biological Society untuk disimpan, tempat mereka mengumpulkan debu selama bertahun-tahun di brankas.

Sintesis

Secara resmi dipercaya bahwa orang pertama yang mengetahui cara membuat sintesis insulin adalah orang Kanada, Frédéric Banting, yang berbagi idenya dengan Profesor John MacLeod: untuk melakukan eksperimen, diperlukan laboratorium dengan peralatan yang baik, dan MacLeod dapat menyediakannya. Pada awalnya, profesor menolak untuk mengalokasikan ruang untuk eksperimen, dan hanya setuju untuk alasan bahwa dia akan melakukan perjalanan ke Eropa dan dia tidak terlalu membutuhkan laboratorium.

Oleh karena itu, partisipasi dalam pengembangan mengambil minimal, dan mengatakan bahwa pada saat dia kembali dari liburan, semua pekerjaan harus diselesaikan, yaitu, dua bulan kemudian (para ilmuwan tidak memenuhi batas waktu yang ditetapkan oleh MacLeod, profesor yang kembali ingin mengeluarkan mereka dari laboratorium, tetapi berhasil membujuknya). Membantu Banting membawa salah seorang mahasiswa kedokteran Charles Best yang paling menjanjikan, yang sangat tertarik dengan gagasan sintesis insulin.

Eksperimen pertama dilakukan oleh Banting dan Best on dogs. Mereka menerima ekstrak dari pankreas anjing yang sudah berhenti berkembang (butuh sekitar dua bulan), setelah itu mereka memberikan suntikan pada hewan koma yang kelenjarnya diangkat. Fakta bahwa mereka berada di jalan yang benar, menjadi jelas setelah hewan itu hidup selama tujuh hari setelah injeksi, meninggalkan koma, ketika obat disuntikkan dan jatuh ke dalamnya, jika tidak diberikan injeksi. Selama waktu ini, para ilmuwan secara konstan mengukur kadar glukosa. Ini adalah pertama kalinya seseorang keluar dari koma diabetes (pada saat itu tidak diketahui tentang penelitian orang Prancis).

Intrik dimulai kemudian: para ilmuwan tidak mengeluarkan paten dan mengalihkan hak untuk membuka universitas. MacLeod, setelah ia memahami pentingnya penemuan ini, mulai bekerja secara aktif, menarik semua karyawan yang menjanjikan dan mulai memproduksi obat-obatan insulin. Peran khusus dalam hal ini dimainkan oleh ahli biokimia John Collip: ia mampu membuatnya sehingga tidak perlu ligasi saluran dan waktu menunggu sampai pankreas berhenti berkembang.

Para ilmuwan mengalihkan perhatian mereka dari anjing ke sapi, dan setelah beberapa saat diketahui bahwa embrio memiliki lebih banyak pulau Langerhans daripada hewan dewasa. Hasil dengan masing-masing pengalaman semakin sukses, dan para ilmuwan mampu memperpanjang umur anjing hingga tujuh puluh hari. Pada tahun 1922, obat itu pertama kali diberikan kepada seorang bocah yang sekarat dan menghidupkannya kembali.

Hadiah

Setelah itu, MacLeod membuat laporan pada pertemuan Asosiasi Dokter Amerika, mengubahnya seolah-olah telah membuat penemuan. Pada saat yang sama ia mulai aktif mempromosikan obat, karena ia memiliki koneksi untuk ini. Dia masih tidak bisa diam tentang peran Banting, tetapi peran ilmuwan lain diminimalkan. Karena alasan ini, Hadiah Nobel untuk penemuan insulin hanya diberikan kepadanya dan Banting.

Dengan fakta bahwa MacLeod memenangkan penghargaan, dan Best tidak bekerja, Basting sangat tidak setuju dan mulai secara terbuka menceritakan tentang bagaimana percobaan dilakukan, tentang peran MacLeod, tidak lupa menyebutkan tongkat apa yang dimasukkan ke dalam roda ilmuwan terkemuka. Sebuah skandal besar menyebabkan fakta bahwa tidak ada yang pergi untuk menerima penghargaan, dan kemudian dibagi antara empat ilmuwan: Basting berbagi dengan Best, Mcleod dengan Collip.

Setelah mempelajari tentang penghargaan tersebut, ilmuwan Prancis Gray memutuskan untuk membuktikan bahwa ia adalah penulis penemuan ini, yang catatannya dibuat di hadapan para saksi. Dia menjadi tenang hanya setelah Hermann Minkowski, yang lahir di Lithuania, yang pada waktu itu adalah bagian dari Rusia, tetapi tinggal dan bekerja di Jerman, mengatakan tentang kemungkinan membawa orang Prancis ke pengadilan karena menyembunyikan informasi yang dapat menyelamatkan lebih dari satu nyawa. seribu orang.

Pembuatan obat-obatan

Sejak 1926, produksi insulin telah dilakukan dalam skala besar, telah diproduksi oleh perusahaan farmasi terkemuka, dan baru-baru ini telah memproduksi baja di Rusia. Awalnya, hormon ini dibuat dari pankreas sapi, tetapi sering menyebabkan alergi, karena tidak bertepatan dengan tiga asam amino manusia.

Kemudian mereka mulai membuat insulin babi (perbedaan dalam satu asam amino), yang diserap tubuh manusia lebih baik, tetapi alergi juga mungkin terjadi. Oleh karena itu, diputuskan untuk memproduksi insulin sintetis, yang akan menjadi analog manusia yang lengkap. Di sini rekayasa genetika datang menyelamatkan, terutama biokimia.

Sebelum ini, harus dicatat bahwa semua protein adalah polimer yang dikumpulkan dari fragmen asam amino. Pada saat yang sama, hanya asam amino yang terlibat dalam pembentukan polimer yang diperlukan untuk produksi insulin, yang hanya memiliki satu atom karbon antara gugus karboksil dan gugus amino.

Meskipun ada banyak asam amino, hanya 51 residu asam amino yang ambil bagian dalam pembentukan insulin, sehingga hormon tersebut merupakan salah satu rantai protein terpendek.

Untuk mendapatkan insulin, asam amino harus terhubung dalam urutan yang ditentukan secara ketat (jika tidak, Anda bisa mendapatkan molekul yang tidak ada hubungannya dengan apa yang dihasilkan organisme hidup), yang dilakukan selama percobaan.

Setelah beberapa waktu, dengan bantuan rekayasa genetika dan biokimia, para ilmuwan dapat mengatur produksi insulin, menempatkan dalam galur media nutrisi khusus ragi dan E. coli yang dimodifikasi secara genetika yang mampu menghasilkan insulin rekayasa genetika manusia. Jumlah zat yang dihasilkan begitu besar sehingga para ilmuwan cenderung percaya bahwa pengenceran hormon seperti itu akan segera menggantikan insulin yang berasal dari hewan.

Penyimpanan

Menurut data resmi, jumlah penderita diabetes di Rusia melebihi tiga juta orang, sehingga banyak perhatian diberikan pada produksi insulin. Saat ini, teknologi untuk memproduksi insulin rekayasa genetika telah dikembangkan di Rusia. Tetapi jumlah obat yang diproduksi oleh Rusia untuk sejumlah pasien tidak cukup. Oleh karena itu, selain insulin yang dikeluarkan di Rusia, negara itu membeli sejumlah besar obat di luar negeri, menyediakan kondisi yang diperlukan untuk penyimpanan insulin di gudang.

Berbicara tentang penyimpanan insulin di Rusia, harus dicatat bahwa botol yang belum dibuka biasanya dapat disimpan selama sekitar dua hingga tiga tahun. Untuk memastikan bahwa insulin tidak memburuk, sangat penting untuk mengamati kondisi penyimpanan insulin. Sebelum menyimpan insulin, perlu diperhitungkan bahwa suhu penyimpanan yang ideal adalah dari 6 hingga 8 ° C.

Penyimpanan insulin diinginkan di pintu samping, jauh dari freezer (pembekuan tidak dapat diterima, karena strukturnya berubah). Beberapa jam sebelum injeksi dan pengenceran, Anda harus mengeluarkannya dari lemari es dan tahan pada suhu kamar.

Botol yang terbuka disimpan pada suhu kamar (hingga 25 ° C), jauh dari sinar matahari dan alat pemanas. Gunakan tidak lebih dari empat minggu. Jika solusinya telah keruh, endapan telah muncul, itu tidak baik dan harus dibuang.

Sejarah insulin yang menemukan insulin

Bagi saya, penderita diabetes harus mengetahui riwayat penyakitnya. Pengetahuan ini memberikan rasa kontrol penuh terhadap penyakit, serta membuatnya lebih serius tentang pengobatannya. Karena itu, hari ini kita akan berbicara tentang insulin - hormon utama yang mengendalikan kadar gula kita. Pada artikel ini, kami akan meninjau seluruh kronologi studi insulin dari deteksi (penemuan insulin) hingga produksi industri.

Awal penelitian...

Penelitian pertama yang berkaitan dengan insulin, muncul pada tahun 1869. Seorang ilmuwan muda menyelidiki pankreas dengan bantuan mikroskop yang baru-baru ini muncul dalam dirinya. Dia menarik perhatian pada akumulasi sel yang aneh. Nantinya mereka akan disebut pulau Langerhans. Kemudian dia tidak tahu mengapa mereka ada, hanya menyarankan bahwa mereka diperlukan untuk pengaturan pencernaan. Paul Langergans mengabdikan tesis doktoralnya untuk sel-sel ini.

Dua puluh tahun kemudian, pada tahun 1889, seorang ahli fisiologi tertentu Oskar Minkowski memutuskan untuk membantah semua penelitian tentang pankreas, dan membuktikan bahwa itu tidak ada hubungannya dengan pencernaan. Dia mengeluarkan kelenjar dari anjing, tetapi setelah beberapa hari dia memperhatikan bahwa gula dan gula dilepaskan bersama dengan urinnya. Saat itulah untuk pertama kalinya para ilmuwan menghubungkan pankreas dengan diabetes. Omong-omong, Minkowski tidak pernah menjadi terkenal di kalangan ilmiah, dan tidak membuat penemuan yang lebih penting. Mungkin dia tidak pernah menerima kenyataan bahwa dia telah melumpuhkan hewan malang...

Penemuan insulin

Pada tahun 1900, L.V. Sobolev secara ilmiah mengkonfirmasi bahwa pulau Langerhans mengeluarkan hormon tertentu yang mengatur proses karbohidrat dalam tubuh. Dia juga mengusulkan metode untuk memperoleh hormon ini dari hewan yang baru lahir, karena pulau mereka sangat berkembang dengan baik. Untuk yang paling ingin tahu, fakta bahwa Sobolev bekerja di laboratorium yang sama dengan Pavlov sendiri akan menarik. Terlalu ketat dunia ilmiah yang tidak mengatakan...

Selama beberapa dekade berikutnya, banyak ilmuwan mencoba untuk mendapatkan obat diabetes dari hormon pankreas (nama insulin tidak muncul). Para pemimpin ilmiah yang tidak percaya pada keseriusan penelitian mencegah satu ilmuwan, Kleiner dicegah oleh Perang Dunia Pertama, ilmuwan Rumania Paulesco menerbitkan penelitiannya, tetapi tidak maju lebih jauh dalam metode untuk mengisolasinya.

Dan hanya pada tahun 1922, sekelompok ilmuwan dari University of Toronto berhasil melakukan injeksi insulin pertama kepada seorang anak laki-laki berusia 14 tahun yang menderita diabetes. Ini didahului oleh percobaan bertahun-tahun pada anjing, yang didasarkan pada penelitian Sobolev. Para ilmuwan yang membuat terobosan ilmiah ini disebut Banting, Mcleod, Best, dan Collip.

Sejarah insulin. Lihatlah ke masa lalu

Menurut Federasi Diabetes Internasional dengan diabetes, saat ini ada 542.000 anak di bawah 14 tahun, 415 juta orang dewasa, dan pada tahun 2040, jumlah orang dengan diabetes diproyeksikan mencapai 642 juta 1.

Peningkatan jumlah penderita diabetes tentu terkait dengan perubahan gaya hidup (penurunan aktivitas fisik), kebiasaan makan (makan makanan kaya karbohidrat yang mudah dicerna, lemak hewani), tetapi pada saat yang sama, hal itu menunjukkan bahwa berkat penemuan penurun gula modern obat-obatan, menciptakan metode pengendalian penyakit, mengembangkan algoritma untuk mendiagnosis dan mengobati komplikasi diabetes mellitus, harapan hidup penderita diabetes juga meningkat, belum lagi meningkatkan kualitasnya _________

Umat manusia telah mengetahui tentang diabetes selama 3,5 ribu tahun (seperti diketahui, risalah pertama yang menggambarkan penyakit ini, the Papirus Herbes Mesir, berasal dari 1500. SM), tetapi hanya sekitar 90 yang terjadi dalam pengobatan penyakit serius ini. tahun lalu, ketika diabetes, termasuk tipe pertama, tidak lagi menjadi hukuman mati.

Prasyarat untuk membuat insulin

Pada awal abad ke-19, selama otopsi pasien yang meninggal karena diabetes, diketahui bahwa dalam semua kasus pankreas rusak parah. Di Jerman pada tahun 1869, Paul Langergans menemukan bahwa dalam jaringan pankreas, ada kelompok sel tertentu yang tidak terlibat dalam produksi enzim pencernaan.

Pada tahun 1889 di Jerman, ahli fisiologi Oscar Minkowski dan dokter Joseph von Mehring, secara eksperimental membuktikan bahwa mengeluarkan pankreas pada anjing menyebabkan perkembangan diabetes. Ini memungkinkan mereka untuk berasumsi bahwa pankreas mengeluarkan zat tertentu yang bertanggung jawab untuk kontrol metabolisme tubuh 2. Hipotesis Minkowski dan Meringa menemukan konfirmasi baru dan baru, dan pada dekade pertama abad ke-20, mempelajari hubungan antara diabetes dan pulau pankreas Pulau Langerhans, penemuan sekresi endokrin, terbukti bahwa zat tertentu yang disekresikan oleh sel pulau Langerhans memainkan peran utama dalam pengaturan metabolisme karbohidrat 3. Gagasan muncul bahwa jika zat ini diisolasi, dapat digunakan untuk mengobati diabetes, namun, hasil kelanjutan dari percobaan Minkowski dan Merking, ketika ekstrak diberikan kepada anjing setelah pengangkatan pankreas, yang dalam beberapa kasus menyebabkan penurunan glikosuria tidak dapat diproduksi kembali dan pengenalan ekstrak itu sendiri menyebabkan kenaikan suhu dan efek samping lainnya.

Ilmuwan Eropa dan Amerika, seperti Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4, Israel Kleiner, mempraktikkan pengenalan ekstrak pankreas pada pasien diabetes, tetapi karena banyaknya efek samping dan masalah yang berkaitan dengan pembiayaan, mereka tidak dapat menyelesaikan eksperimen.

Gagasan Frederick Banting

Pada 1920, Frederick Banting, seorang ahli bedah berusia 22 tahun, berusaha membuka praktiknya di sebuah kota kecil Kanada, ketika mengajar di University of Western Ontario. Pada hari Senin, 31 Oktober, Banting seharusnya memberi tahu para siswa tentang metabolisme karbohidrat - suatu topik di mana dia sendiri tidak kuat, dan untuk mempersiapkan diri dengan lebih baik, Banting membaca sebuah artikel baru-baru ini oleh M. Barron, yang dijelaskan pada akhir Minggu malam, di mana dia menggambarkan blokade pankreas batu empedu duktus dan atrofi sel asinar yang dihasilkan (sel yang bertanggung jawab untuk fungsi eksokrin) 2. Pada malam yang sama, Banting menuliskan idenya: “Perban saluran pankreas pada anjing. Tunggu atrofi asini, isolasi rahasia dari sel pulau untuk memfasilitasi glukosuria. ”5 Jadi, setelah gagal mencapai praktik, Banting pergi ke Universitas Toronto, almamaternya, di mana ia berpaling kepada Profesor John MacLeod, salah satu pakar metabolisme karbohidrat terkemuka. Meskipun profesor menerima gagasan Banting tanpa antusias, ia memilih laboratorium dengan peralatan minimal dan 10 anjing untuk ahli bedah. Asisten Banting menjadi siswa terbaik Charles Best. Pada musim panas 1921, percobaan dimulai.

Banting dan Best memulai penelitian mereka dengan mengangkat pankreas pada anjing. Pada beberapa hewan, para peneliti mengangkat pankreas, yang lain mereka mengikat saluran pankreas dan mengangkat kelenjar setelah beberapa waktu. Kemudian pankreas yang mengalami atrofi ditempatkan dalam larutan hipertonik dan dibekukan. Zat yang diperoleh sebagai hasil dari ini setelah pencairan diberikan kepada anjing dengan pankreas yang dilepas dan klinik diabetes. Para peneliti telah mencatat penurunan kadar glukosa, meningkatkan kesejahteraan hewan. Profesor MacLeod terkesan dengan hasilnya dan memutuskan untuk terus bekerja untuk membuktikan bahwa “ekstrak pankreas” Banting dan Best benar-benar berfungsi.

Hasil baru percobaan dengan penggunaan pankreas sapi, telah memungkinkan untuk memahami bahwa itu mungkin dilakukan tanpa prosedur rumit dari ligasi saluran pankreas.

Pada akhir 1921, Bertin Collip, seorang ahli biokimia, bergabung dengan tim peneliti. Dengan itu, menggunakan presipitasi fraksional dengan konsentrasi alkohol yang berbeda dan metode pemurnian lainnya, ekstrak pulau pankreas diperoleh, yang dapat dengan aman dimasukkan ke dalam tubuh manusia. Ini adalah zat yang efektif dan tidak beracun dan digunakan dalam uji klinis pertama 6.

Uji klinis

Awalnya, Banting dan Best mengalami insulin yang mereka terima. Sebagai hasil dari pengenalan obat, keduanya terasa lemah, pusing, tetapi tidak ada efek toksik dari obat yang dicatat.

Pasien pertama dengan diabetes yang menerima insulin pada 11 Januari 1922. menjadi bocah lelaki berusia 14 tahun Leonard Thompson. Setelah suntikan pertama 15 ml insulin, tidak ada perubahan signifikan dalam kondisi pasien, tingkat glukosa dalam darah dan dalam urin sedikit menurun, di samping itu, pasien mengembangkan abses steril. Suntikan berulang dilakukan pada tanggal 23 Januari dan sebagai tanggapan terhadap kadar glukosa darah pasien dinormalisasi, kandungan glukosa dan keton dalam urin menurun, bocah itu sendiri mencatat peningkatan dalam kondisi kesehatannya sendiri 7.

Salah satu pasien pertama yang menerima insulin adalah putri kepala Mahkamah Agung AS, Elizabeth Heges Goshet. Anehnya, sebelum memulai terapi insulin, ia menderita diabetes mellitus selama 4 tahun, dan perawatan yang memungkinkannya untuk hidup hingga hari ini adalah diet yang ketat (sekitar 400 kkal per hari). Elizabeth hidup dengan terapi insulin sampai dia berusia 73 tahun dan memiliki tiga anak.

Hadiah Nobel

Pada tahun 1923, Komite Nobel memberikan hadiah di bidang fisiologi dan obat-obatan kepada Banting dan MacLeod, itu terjadi hanya 18 bulan setelah laporan pertama tentang obat tersebut pada pertemuan Asosiasi Dokter Amerika. Keputusan ini telah memperburuk hubungan yang sudah sulit antara para ilmuwan, karena Banting percaya bahwa kontribusi McLeod pada penemuan insulin sangat dilebih-lebihkan, menurut Banting, hadiah itu seharusnya dibagi antara dia dan asistennya Best. Untuk mengembalikan keadilan, Banting membagikan bagian hadiahnya dengan Best, dan MacLeod dengan ahli biokimia Collip 8.

Paten untuk pembuatan insulin, yang dimiliki oleh Banting, Best dan Collip, para ilmuwan dijual seharga $ 3 ke Universitas Toronto. Pada bulan Agustus 1922, perjanjian kerjasama disimpulkan dengan perusahaan farmasi Eli Lilly dan C o, yang membantu membangun produksi obat-obatan pada skala industri.

Lebih dari 90 tahun telah berlalu sejak penemuan insulin. Obat hormon ini sedang diperbaiki, sejak 1982, pasien telah menerima insulin manusia, dan pada tahun 90-an muncul analog insulin manusia - obat dengan durasi aksi berbeda, tetapi kita harus ingat orang-orang yang berdiri pada asal-usul obat ini yang menyelamatkan jutaan orang setiap hari. orang

Sejarah penemuan insulin

Insulin sebagai hormon peptida yang diproduksi dalam sel beta pulau pankreas Langerhans. Memastikan permeabilitas membran sel untuk molekul glukosa sebagai fungsi utamanya. Klasifikasi persiapan insulin dan penerimaannya.

Kirim pekerjaan baik Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini.

Siswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

Pendahuluan

Insulimn (dari Lat. Insula - pulau) - hormon alam peptida, terbentuk dalam sel beta pulau Langerhans di pankreas. Ini memiliki efek beragam pada metabolisme di hampir semua jaringan.

Fungsi utama insulin adalah untuk memastikan permeabilitas membran sel untuk molekul glukosa. Dalam bentuk yang disederhanakan, kita dapat mengatakan bahwa tidak hanya karbohidrat, tetapi juga nutrisi apa pun pada akhirnya terbagi menjadi glukosa, yang digunakan untuk mensintesis molekul yang mengandung karbon lainnya, dan merupakan satu-satunya jenis bahan bakar untuk pembangkit listrik seluler - mitokondria. Tanpa insulin, permeabilitas membran sel terhadap glukosa turun 20 kali lipat, dan sel-sel mati kelaparan, dan kelebihan gula yang larut dalam darah meracuni tubuh.

Gangguan sekresi insulin akibat kerusakan sel beta - defisiensi insulin absolut - adalah elemen kunci dalam patogenesis diabetes mellitus tipe 1. Pelanggaran efek insulin pada jaringan - defisiensi insulin relatif - memiliki tempat penting dalam perkembangan diabetes tipe 2.

Sejarah penemuan insulin

Sejarah penemuan insulin dikaitkan dengan nama dokter Rusia I.M. Sobolev (paruh kedua abad ke-19), yang membuktikan bahwa kadar gula dalam darah manusia diatur oleh hormon khusus pankreas.

Pada tahun 1922, insulin yang diisolasi dari pankreas seekor hewan pertama kali diperkenalkan pada bocah diabetes berusia sepuluh tahun. hasilnya melebihi semua harapan, dan setahun kemudian perusahaan Amerika Eli Lilly merilis persiapan insulin hewan pertama.

Setelah menerima batch industri pertama dari insulin dalam beberapa tahun ke depan cara besar isolasi dan pemurnian telah ditutup. Akibatnya, hormon menjadi tersedia untuk pasien dengan diabetes tipe 1. membran insulin hormon pankreas

Pada tahun 1935, peneliti Denmark, Hagedorn, mengoptimalkan kerja insulin dalam tubuh dengan mengusulkan obat yang berkepanjangan.

Kristal insulin pertama diperoleh pada tahun 1952, dan pada tahun 1954, ahli biokimia Inggris G.Senger menguraikan struktur insulin. Pengembangan metode pemurnian hormon dari zat-zat hormonal lainnya dan produk-produk degradasi insulin memungkinkan untuk mendapatkan insulin homogen, yang disebut insulin komponen tunggal.

Di awal 70-an. Ilmuwan Soviet A. Yudaev dan S. Shvachkin mengusulkan sintesis kimia insulin, namun implementasi sintesis ini pada skala industri mahal dan tidak menguntungkan.

Di masa depan, ada peningkatan progresif dalam tingkat pemurnian insulin, yang mengurangi masalah yang disebabkan oleh alergi insulin, gangguan fungsi ginjal, gangguan penglihatan dan resistensi insulin imun. Hormon yang paling efektif diperlukan untuk terapi substitusi pada diabetes mellitus - insulin homolog, yaitu insulin manusia.

Pada tahun 80-an, kemajuan dalam biologi molekuler memungkinkan untuk mensintesis kedua rantai insulin manusia menggunakan E.coli, yang kemudian digabungkan menjadi molekul hormon yang aktif secara biologis, dan insulin rekombinan diperoleh di Institut Kimia Bioorganik dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia menggunakan strain genetik E.coli.

Penggunaan kromatografi afinitas secara signifikan mengurangi kandungan protein yang terkontaminasi dengan berat molekul yang lebih tinggi daripada insulin dalam sediaan. Protein semacam itu termasuk proinsulin dan proinsulin yang dibelah sebagian, yang mampu menginduksi produksi antibodi antiinsulin.

Penggunaan insulin manusia sejak awal terapi meminimalkan terjadinya reaksi alergi. Insulin manusia diserap lebih cepat dan, terlepas dari bentuk obatnya, memiliki durasi kerja yang lebih pendek daripada insulin hewan. Insulin manusia lebih sedikit imunogennya daripada babi, terutama insulin campuran bovine dan porcine.

Jenis insulin

Persiapan insulin berbeda dalam tingkat pemurnian; sumber tanda terima (sapi, babi, manusia); zat yang ditambahkan ke larutan insulin (memperpanjang aksinya, bakteriostat, dll.); konsentrasi; nilai pH; kemungkinan pencampuran ICD dengan SDI.

Sediaan insulin bervariasi berdasarkan sumber. Insulin babi dan sapi berbeda dari manusia dalam komposisi asam amino: sapi dalam tiga asam amino, dan babi menjadi satu. Tidak mengherankan bahwa dalam pengobatan dengan insulin sapi, reaksi merugikan berkembang jauh lebih sering daripada dalam pengobatan dengan babi atau insulin manusia. Reaksi ini diekspresikan dalam resistensi insulin imunologis, alergi insulin, lipodistrofi (perubahan lemak subkutan di tempat injeksi).

Meskipun jelas ada kekurangan insulin sapi, masih banyak digunakan di dunia. Namun, secara imunologis, kekurangan insulin sapi jelas: dalam kasus tidak dianjurkan untuk meresepkannya untuk pasien dengan diabetes mellitus yang baru didiagnosis, wanita hamil atau untuk terapi insulin jangka pendek, misalnya, pada periode perioperatif. Kualitas negatif insulin sapi juga dipertahankan ketika digunakan dalam campuran dengan babi, sehingga insulin campuran (babi + sapi) juga tidak boleh digunakan untuk pengobatan kategori pasien ini.

Persiapan insulin manusia untuk struktur kimia sepenuhnya identik dengan insulin manusia.

Masalah utama dari metode biosintesis untuk mendapatkan insulin manusia adalah pemurnian lengkap produk akhir dari kotoran terkecil dari mikroorganisme yang digunakan dan produk metabolisme mereka. Metode baru pengendalian kualitas memastikan bahwa insulin biosintesis manusia bebas dari segala kotoran berbahaya; dengan demikian, tingkat pemurnian dan efisiensi penurun glukosa mereka memenuhi persyaratan tertinggi dan hampir sama. Setiap efek samping yang tidak diinginkan, tergantung pada kotorannya, obat-obatan ini tidak memiliki insulin.

Saat ini, tiga jenis insulin digunakan dalam praktik medis:

- jarak pendek dengan onset efek yang cepat;

- durasi rata-rata aksi;

- akting panjang dengan efek lambat.

Tabel 1. Karakteristik persiapan insulin komersial

Contoh (nama dagang)

Methylparaben m-Cresol Phenol

Gliserin NaCl (H) PO4 Na Asetat

Manusia Babi Banteng

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS Insulin untuk suntikan (Uni Soviet, tidak lagi diproduksi)

Manusia Babi Banteng

Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS Protamine-insulin (USSR, tidak lagi diproduksi)

Manusia Babi Banteng

Monotard-NM, Humulin-seng Monotard-MS, Lente-MS Lente

Insulin kerja pendek (ICD) - insulin reguler - adalah insulin-kristalin kerja-pendek yang dapat larut pada pH netral, efeknya berkembang dalam 15 menit setelah pemberian subkutan dan berlangsung 5-7 jam.

Insulin berkepanjangan pertama (SDI) dibuat pada akhir 30-an, sehingga pasien bisa membuat suntikan lebih jarang daripada yang mereka lakukan ketika menggunakan ICD saja, jika mungkin sekali sehari. Untuk meningkatkan durasi kerja, semua sediaan insulin lainnya dimodifikasi dan, ketika dilarutkan dalam medium netral, membentuk suspensi. Mereka mengandung protamine dalam buffer fosfat - protamine zinc-insulin dan NPH (neutral protamine Hagedorn) - NPH-insulin atau konsentrasi zinc yang berbeda dalam buffer asetat - ultralente insulin, pita, tujuh.

Sediaan insulin berdurasi sedang mengandung protamin, yang merupakan protein rata-rata m. 4400, kaya akan arginin dan berasal dari rainbow trout milt. Untuk pembentukan kompleks memerlukan rasio protamine dan insulin 1:10. setelah pemberian subkutan, enzim proteolitik menghancurkan protamin, memungkinkan insulin untuk diserap.

NPH-insulin tidak mengubah profil farmakokinetik dari insulin regulator yang dicampur dengannya. NPH-insulin lebih disukai daripada pita insulin sebagai komponen dari durasi rata-rata aksi dalam campuran terapi yang mengandung insulin reguler.

Dalam buffer fosfat, semua insulin mudah membentuk kristal dengan seng, tetapi hanya kristal insulin sapi yang cukup hidrofobik untuk memberikan pelepasan yang lambat dan stabil dari karakteristik insulin ultralente. Kristal seng insulin babi lebih cepat larut, efeknya datang lebih awal, durasi kerjanya lebih singkat. Karena itu, tidak ada obat ultralente yang hanya mengandung insulin babi. Insulin babi monokomponen diproduksi dengan nama suspensi insulin, insulin neutral, insulin isophane, insulin amino aminide.

Insulin tape adalah campuran 30% insulin dari semilent (endapan insulin amorf dengan ion seng dalam buffer asetat, efek yang menghilang dengan relatif cepat) dengan 70% insulin ultralente (insulin kristal kristalin yang buruk, yang memiliki onset tertunda dan efek yang berkepanjangan). Kedua komponen ini memberikan kombinasi dengan penyerapan yang relatif cepat dan aksi jangka panjang yang stabil, menjadikan pita insulin agen terapi yang nyaman.

Produksi insulin

Insulin manusia dapat diproduksi dengan empat cara:

1) sintesis kimia lengkap;

2) ekstraksi dari pankreas seseorang (kedua metode ini tidak cocok karena inefisiensi: pengembangan metode pertama yang tidak memadai dan kurangnya bahan baku untuk produksi massal dengan metode kedua);

3) dengan metode semisintetik menggunakan substitusi enzim-kimia pada posisi 30 rantai-B dari asam amino alanin dalam insulin babi dengan treonin;

4) metode biosintetik untuk teknologi rekayasa genetika. Dua metode terakhir memungkinkan untuk mendapatkan insulin manusia dengan kemurnian tinggi.

Saat ini, insulin manusia terutama diperoleh dengan dua cara: dengan memodifikasi insulin babi dengan metode sintetis-enzimatik dan dengan metode rekayasa genetika.

Insulin adalah protein pertama yang diperoleh untuk tujuan komersial menggunakan teknologi DNA rekombinan. Ada dua pendekatan utama untuk mendapatkan insulin manusia yang direkayasa secara genetis.

Dalam kasus pertama, terpisah (galur produsen berbeda) menghasilkan kedua rantai diikuti oleh pelipatan molekul (pembentukan jembatan disulfida) dan pemisahan isoform.

Pada tahap kedua, preparasi dalam bentuk prekursor (proinsulin) diikuti oleh pemisahan enzimatik dengan trypsin dan carboxypeptidase B menjadi bentuk aktif hormon. Yang paling disukai saat ini adalah untuk mendapatkan insulin sebagai prekursor, memastikan penutupan jembatan disulfida yang benar (dalam hal produksi rantai terpisah, siklus denaturasi berturut-turut, pemisahan isoform dan renaturasi dilakukan).

Dalam kedua pendekatan, dimungkinkan secara individual untuk mendapatkan komponen awal (rantai A dan B atau proinsulin), dan sebagai bagian dari protein hibrid. Selain A-dan B-rantai atau proinsulin, mungkin ada dalam komposisi protein hibrida:

- protein pembawa yang mengangkut protein fusi ke ruang periplasmik sel atau media kultur;

- komponen afinitas, sangat memudahkan pemilihan protein hibrida.

Pada saat yang sama, kedua komponen ini dapat secara bersamaan hadir dalam komposisi protein hibrida. Selain itu, ketika membuat protein hibrida, prinsip multidimensi dapat digunakan (yaitu, beberapa salinan polipeptida target terdapat dalam protein hibrid), yang memungkinkan untuk secara signifikan meningkatkan hasil produk target.

Di Inggris, kedua rantai insulin manusia disintesis menggunakan E.coli, yang kemudian dihubungkan ke molekul hormon yang aktif secara biologis. Agar organisme uniseluler mensintesis molekul insulin pada ribosomnya, perlu untuk memasoknya dengan program yang diperlukan, yaitu, untuk memperkenalkan gen hormon ke dalamnya.

Secara kimiawi mendapatkan prekursor biosintesis pemrograman gen dari insulin atau dua gen, memprogram secara terpisah biosintesis rantai insulin A dan B.

Tahap selanjutnya adalah penyertaan gen untuk prekursor insulin (atau rantai gen secara terpisah) dalam genom E. coli, strain khusus E. coli yang tumbuh di bawah kondisi laboratorium. Tugas ini dilakukan oleh rekayasa genetika.

Plasmid dengan enzim restriksi yang sesuai diisolasi dari E.coli. Gen sintetis dimasukkan ke dalam plasmid (kloning dengan bagian terminal C yang aktif secara fungsional dari E. coli β-galactosidase). Akibatnya, E.coli memperoleh kemampuan untuk mensintesis rantai protein yang terdiri dari galaktosidase dan insulin. Polipeptida yang disintesis secara kimia dipisahkan dari enzim, dan kemudian dimurnikan. Pada bakteri, sekitar 100.000 molekul insulin disintesis per sel bakteri.

Sifat substansi hormon yang diproduksi oleh E. coli ditentukan oleh gen yang dimasukkan ke dalam genom organisme uniseluler. Jika gen prekursor insulin dikloning, bakteri mensintesis prekursor insulin, yang kemudian dikenai perlakuan enzim restriksi untuk menghilangkan persiapan dengan isolasi C-peptida, menghasilkan insulin yang aktif secara biologis.

Untuk mendapatkan insulin manusia yang dimurnikan, protein hibrida yang diisolasi dari biomassa mengalami transformasi enzimatik kimia dan pemurnian kromatografi yang sesuai (frontal, permeasi gel, pertukaran anion). Insulin rekombinan diperoleh di Institute of RAS menggunakan strain E.coli yang direkayasa secara genetika. Prekursor, protein hibrida yang dinyatakan dalam jumlah 40% dari total protein seluler, mengandung preproinsulin dilepaskan dari biomassa yang ditanam. Transformasinya menjadi insulin in vitro dilakukan dalam urutan yang sama seperti in vivo - polipeptida terkemuka terpecah, preproinsulin diubah menjadi insulin melalui tahapan sulfitolisis oksidatif diikuti oleh penutupan reduktif dari tiga ikatan disulfida dan isolasi enzimatik dari pengikatan C-peptida. Setelah serangkaian pemurnian kromatografi, termasuk pertukaran ion, gel dan HPLC (kromatografi cair kinerja tinggi), insulin manusia dengan kemurnian tinggi dan aktivitas alami diperoleh.

Strain dengan sekuens nukleotida tertanam-plasmid yang mengekspresikan protein fusi dapat digunakan, yang terdiri dari proinsulin linier dan fragmen protein Staphylococcus aureus A yang melekat pada N-terminusnya.

Budidaya biomassa jenuh sel dari strain rekombinan memastikan dimulainya produksi protein hibrida, isolasi dan transformasi berurutan yang dalam tabung mengarah ke insulin.

Cara lain juga mungkin: ternyata dalam sistem ekspresi bakteri protein rekombinan fusi yang terdiri dari proinsulin manusia dan ekor polyhistidine yang melekat padanya melalui residu metionin. Ini diisolasi menggunakan kromatografi kelat pada kolom Ni-agarose dari badan inklusi dan dicerna dengan sianogen bromide.

Protein yang diisolasi adalah S-tersulfonasi. Pemetaan dan analisis spektrometri massa dari proinsulin yang diperoleh, dimurnikan dengan kromatografi penukar ion pada penukar anion dan RP (fase terbalik) HPLC (kromatografi cair kinerja tinggi), menunjukkan adanya jembatan disulfida yang sesuai dengan jembatan disulfida dari proinsulin manusia asli.

Baru-baru ini, perhatian telah diberikan untuk menyederhanakan prosedur untuk memproduksi insulin rekombinan dengan metode rekayasa genetika. Sebagai contoh, adalah mungkin untuk memperoleh protein fusi yang terdiri dari peptida pemimpin interleukin 2 yang melekat pada N-terminal proinsulin melalui residu lisin. Protein diekspresikan secara efektif dan terlokalisasi dalam badan inklusi. Setelah isolasi, protein dibelah dengan trypsin untuk menghasilkan insulin dan C-peptida.

Insulin dan C-peptida yang dihasilkan dimurnikan dengan RP HPLC. Saat membuat struktur fusi, rasio massa protein pembawa dengan polipeptida target sangat signifikan. C-peptida dihubungkan oleh prinsip kepala-ekor menggunakan spacer asam amino yang membawa situs restriksi Sfi I dan dua residu arginin di awal dan di ujung spacer untuk pembelahan selanjutnya dari protein dengan trypsin. Produk pembelahan HPLC menunjukkan bahwa pembelahan C-peptide adalah kuantitatif, dan ini memungkinkan untuk menggunakan metode gen sintetis multimerik untuk mendapatkan polipeptida target pada skala industri.

Kesimpulan

Diabetes mellitus adalah penyakit kronis yang disebabkan oleh defisiensi insulin absolut atau relatif. Ini ditandai dengan gangguan metabolisme karbohidrat yang dalam dengan hiperglikemia dan glukosuria, serta gangguan metabolisme lainnya sebagai akibat dari sejumlah faktor genetik dan eksternal.

Insulin sampai saat ini berfungsi sebagai radikal, dan dalam banyak kasus satu-satunya cara untuk mempertahankan kehidupan dan kecacatan penderita diabetes. Sebelum menerima dan memperkenalkan insulin ke klinik pada tahun 1922-1923. Pasien dengan diabetes mellitus tipe I menunggu hasil yang mematikan selama satu atau dua tahun dari awal penyakit, meskipun menggunakan diet yang paling melemahkan. Pasien dengan diabetes mellitus tipe I membutuhkan terapi penggantian seumur hidup dengan insulin. Penghentian karena berbagai alasan untuk pengenalan insulin secara teratur mengarah pada perkembangan komplikasi yang cepat dan kematian pasien yang segera terjadi.

Saat ini, diabetes dalam hal prevalensi berada di posisi ketiga setelah penyakit kardiovaskular dan onkologis. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia, prevalensi diabetes di antara populasi orang dewasa di sebagian besar wilayah di dunia adalah 2-5% dan ada kecenderungan untuk meningkatkan jumlah pasien hampir dua kali setiap 15 tahun. Meskipun kemajuan yang nyata dalam bidang perawatan kesehatan, jumlah pasien yang tergantung insulin meningkat setiap tahun dan saat ini di Rusia saja sekitar 2 juta orang.

Penciptaan obat-obatan insulin genetik manusia dalam negeri membuka kemungkinan baru untuk menyelesaikan banyak masalah diabetologi di Rusia untuk menyelamatkan kehidupan jutaan penderita diabetes.

1. Bioteknologi: buku teks untuk universitas / red. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Sekolah Tinggi, 1987, hlm. 15-25.

2. Insulin manusia yang direkayasa secara genetis. Meningkatkan efisiensi pemisahan kromatografi menggunakan prinsip bifungsionalitas. / Romanchikov, A.B., Yakimov, S.A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Kimia Bioorganik, 1997 - 23, No. 2

3. Egorov N. S., Samuilov V. D. Metode modern untuk menciptakan strain mikroorganisme industri // Bioteknologi. Pangeran 2. M.: Sekolah Tinggi, 1988. 208 hal.

4. Imobilisasi trypsin dan karboksipeptidase B pada silika yang dimodifikasi dan penggunaannya dalam mengubah proinsulin manusia rekombinan menjadi insulin. / Kudryavtseva N.E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I., Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Farmasi Kimia. J., 1995 - 29, No. 1, hlm. 61 - 64.

5. Dasar-dasar bioteknologi farmasi: panduan studi / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-on-Don.: Phoenix; Tomsk: Publishing House NTL, 2006.

6. Sintesis fragmen insulin dan studi tentang sifat fisiko-kimia dan imunologisnya. / Panin L.E., Tuzikov F.V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Kimia Bioorganik, 1997–23, No. 12, hlm. 953–960

Sejarah insulin

Sejarah pembuatan insulin;

Fakta menarik tentang penemuan insulin

Belajar

Sintesis

Hadiah

Pembuatan obat-obatan

Penyimpanan

Sejarah insulin yang menemukan insulin

Awal penelitian...

Penemuan insulin

Sejarah insulin. Lihatlah ke masa lalu

Prasyarat untuk membuat insulin

Gagasan Frederick Banting

Uji klinis

Hadiah Nobel

Sejarah penemuan insulin

Insulin sebagai hormon peptida yang diproduksi dalam sel beta pulau pankreas Langerhans. Memastikan permeabilitas membran sel untuk molekul glukosa sebagai fungsi utamanya. Klasifikasi persiapan insulin dan penerimaannya.

Kirim pekerjaan baik Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini.

Pendahuluan

Sejarah penemuan insulin

Jenis insulin

Produksi insulin

Kesimpulan

Baca Lebih Lanjut Tentang Diabetes

Gejala Diabetes

Indeks Glikemik