Teknologi Produksi Insulin

  • Pencegahan

Insulin adalah salah satu hormon yang diproduksi oleh tubuh manusia itu sendiri, khususnya pankreas. Pelanggaran terhadap sekresi zat ini menyebabkan munculnya penyakit serius seperti diabetes. Untuk perawatannya menggunakan hormon sintetis, yang lama terisolasi dari pankreas ternak. Namun, teknologi untuk memproduksi insulin dengan bantuan bakteri yang sangat umum - Escherichia coli atau jamur ragi telah digunakan untuk waktu yang cukup lama. Menggunakan metode ini memungkinkan Anda untuk menghindari reaksi alergi yang disebabkan oleh protein asing, yang memiliki sedikit perbedaan dari manusia.

Skema teknologi

Teknologi produksi insulin mencakup semua tahap utama produksi produk biotek. Hasilnya adalah produk akhir kristal, yang kemudian digunakan untuk menyiapkan solusi injeksi yang digunakan dalam pengobatan diabetes mellitus tipe I dan II yang parah. Efek utama hormon ini dalam tubuh dimanifestasikan dalam penurunan kadar glukosa yang terkandung dalam darah.

Tahapan produksi insulin adalah sebagai berikut:

  • Pendahuluan. Ini melakukan operasi seperti persiapan dan pemurnian air dan udara, pembersihan tempat industri dan sterilisasi peralatan, inspeksi personel, pemrosesan tangan dan penerbitan sepatu dan pakaian steril. Juga pada tahap awal, sintesis kimia utama dari rantai molekul dari mana protein dirakit dibuat. Rantai A mengandung 21 residu asam amino, dan rantai B mengandung 30 asam amino.
  • Persiapan solusi nutrisi dan kultur sel. Untuk membuat sel hidup menghasilkan senyawa yang diperlukan, gen yang sesuai diperkenalkan. Untuk ini, plasmid dipotong oleh enzim khusus, pembatasan, dan gen yang mengkode sintesis senyawa yang diperlukan dijahit ke dalamnya. Kemudian, dengan menggunakan metode injeksi mikro, plasmid yang dimodifikasi dikembalikan ke sel.
  • Penanaman suspensi sel. Sel-sel yang dimodifikasi secara genetik ditempatkan dalam larutan nutrisi, memiliki semua bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan dan reproduksi dan menjalani sterilisasi. Budidaya budaya berlangsung di bioreaktor khusus, di mana udara pra-dimurnikan diberi makan. Secara berkala sejumlah larutan nutrisi ditambahkan ke reaktor dan pada saat yang sama volume suspensi sel yang sama ditarik.
  • Alokasi budaya. Pemisahan cairan dan kultur sel dilakukan oleh sedimentasi (sedimentasi) dalam sedimentator khusus, dan kemudian filtrasi, yang memungkinkan untuk menjaga integritas sel.
  • Pemurnian kromatografi zat. Hal ini dilakukan pada peralatan yang sesuai, menggunakan berbagai metode, khususnya kromatografi permeasi frontal, pertukaran anion, dan gel.
  • Mendapatkan molekul protein. Pada tahap biotek aktual, terjadi sintesis molekul insulin yang tidak diproduksi. Dan dua komponen rantai itu. Mereka dijahit setelah oksidasi dan lipat dari rantai yang diperoleh, menghasilkan pembentukan jembatan disulfida.
  • Pengeringan beku dalam oven khusus, setelah itu persiapan kristalin yang dihasilkan diperiksa untuk kesesuaian dengan standar, dikemas, diberi label dan dikirim ke konsumen.

Perusahaan kami dengan persyaratan yang menguntungkan menawarkan jalur produksi siap pakai, di mana semua teknologi produksi insulin sepenuhnya dipenuhi. Berkat perhitungan yang akurat, dukungan teknis dan informasi, serta pelatihan personil dalam rangka program komprehensif, perusahaan akan menguntungkan dan produk-produknya akan diminati.

Jenis insulin dan metode untuk produksinya

1. Jenis insulin

2. Mendapatkan insulin

Insulin (dari bahasa Latin. Insula - island) adalah hormon peptida yang terbentuk dalam sel beta pulau pankreas Langerhans. 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 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.

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 untuk pemurnian hormon dari zat hormon lain dan produk degradasi insulin memungkinkan untuk mendapatkan insulin homogen, yang disebut insulin satu komponen.

Di awal 70-an gg. 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 dalam preparasi dengan berat molekul lebih tinggi daripada insulin. 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.

1. 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 kontrol kualitas baru memastikan bahwa insulin biosintetik manusia dari produsen di atas 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

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, efeknya menghilang dengan cepat) dengan 70% insulin ultralente (insulin kristalin seng yang tidak larut, yang memiliki onset tertunda dan aksi 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.

2. Mendapatkan 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:

- pembawa protein, menyediakan transportasi protein hibrida dalam ruang periplasma 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 diisolasi dari E. coli oleh enzim restriksi yang sesuai. Gen sintetis dimasukkan ke dalam plasmid (kloning dengan bagian terminal C yang aktif secara fungsional dari β-galactosidase E. coli). 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 kimia-enzimatik dan pemurnian kromatografi yang sesuai (primer, penembus 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 berlangsung dalam urutan yang sama seperti in vivo - polipeptida terkemuka dibelah, preproinsulin diubah menjadi insulin melalui tahap sulfitolisis oksidatif, diikuti oleh penutupan reduktif dari tiga ikatan disulfida dan isolasi enzimatik dari ikatan C-peptida. Setelah serangkaian pemurnian kromatografi, termasuk pertukaran ion, gel dan HPLC, 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.

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.

Bioteknologi: Buku Pelajaran untuk Sekolah Menengah / Ed. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Sekolah Tinggi, 1987, hlm. 15-25.

Rekayasa genetika insulin manusia. 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

Glick B., Pasternak J. bioteknologi Molekul. Prinsip dan aplikasi. M.: Mir, 2002.

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

Imobilisasi trypsin dan karboksipeptidase B pada silika termodifikasi 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.

Biologi molekuler. Struktur dan fungsi protein. / Stepanov V. M. / / Moscow, High School, 1996.

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.

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.

Peraturan untuk produksi insulin yang dimodifikasi secara genetik

Beranda> Presentasi> Kedokteran, Kesehatan

Lembaga pendidikan negara

pendidikan kejuruan yang lebih tinggi

Universitas Kedokteran Negeri Kursk

Badan Federal untuk Kesehatan dan Pembangunan Sosial

Departemen Teknologi Farmasi

untuk mendapatkan insulin yang dimodifikasi secara genetik menggunakan bioteknologi rDNA

Siswa 5 tahun kelompok 5

Ph.D., guru senior Maravina I.N.

Bagian I. Karakteristik produk akhir 3

Bagian II. Karakteristik bahan baku 5

Bagian III. Skema Produksi Kimia 6

Bagian IV. Skema teknologi produksi 7

Bagian V. Bagan alur produksi dan spesifikasi

Bagian VI. Pernyataan Proses 10

Bagian VII. Metode Analisis 14

Bagian VIII. Keselamatan, keamanan kebakaran,

sanitasi industri 16

Bagian IX. Daftar instruksi produksi 17

Bagian I. Karakteristik produk akhir

Biomassa Insulin Kering

Deskripsi Larutan insulin adalah cairan asam jernih, tidak berwarna atau agak kekuningan (pH 2,0-3,5), yang dibuat dengan mengencerkan insulin kristal dalam air yang diasamkan dengan asam hidroklorat dengan penambahan gliserol dan 0,25-0,30% larutan fenol atau tricresol untuk pengalengan.

Agen hipoglikemik, insulin kerja pendek. Berinteraksi dengan reseptor spesifik di membran luar sel dan membentuk kompleks reseptor insulin. Melalui aktivasi biosintesis cAMP dalam sel-sel lemak dan sel-sel hati, atau secara langsung menembus sel-sel otot, kompleks reseptor-insulin merangsang proses intraseluler, termasuk sintesis sejumlah enzim kunci (hexokinase, piruvat kinase, glikogen sintetase, dll.). Penurunan glukosa darah disebabkan oleh peningkatan transpor intraselulernya, peningkatan absorpsi dan absorpsi oleh jaringan, stimulasi lipogenesis, glikogenogenesis, sintesis protein, penurunan laju produksi glukosa oleh hati, dll. Durasi kerja persiapan insulin terutama disebabkan oleh penyerapan faktor (dari dosis, metode, dan tempat injeksi). Setelah p / ke awal efek - setelah 0,5 jam, efek maksimum - setelah 1-3 jam, durasi aksi - 8 jam.

Diabetes mellitus tipe 1 (tergantung insulin). Diabetes mellitus tipe 2 (tidak tergantung insulin): tahap resistensi terhadap agen hipoglikemik oral, resistensi parsial terhadap obat-obatan ini (selama terapi kombinasi), penyakit kambuhan, kehamilan.

Pada awal terapi - gangguan penglihatan, pembengkakan anggota badan. Dengan diperkenalkannya dosis insulin yang terlalu besar atau pelanggaran diet (melewatkan makan), serta olahraga yang berlebihan, hipoglikemia (keringat dingin, kulit pucat, gugup, gemetar, gelisah, kelelahan atau kelemahan yang berlebihan, disorientasi, pusing, sakit kepala, rasa lapar yang nyata, gangguan penglihatan sementara, mual, takikardia, dalam kasus yang parah - kehilangan kesadaran, koma). Reaksi alergi sistemik: peningkatan keringat, muntah, sulit bernapas, jantung berdebar, pusing.

Umur simpan - 1 tahun dari tanggal pembuatan.

Bagian II. Karakteristik bahan baku

Rantai gen yang mengkode sintesis rantai A dan B

Disintesis secara kimia

Budaya harus murni

Kantong kertas empat lapis

Kain dengan pita katun

Bagian III. Skema produksi kimia

Tidak ada transformasi kimia dalam produksi insulin yang dimodifikasi secara genetik.

Bagian IV. Skema teknologi untuk produksi insulin

Persiapan bangunan dan peralatan

Produksi pengolahan sanitasi

Persiapan pakaian teknologi

Sintesis rantai A dan B

Pengenalan gen ke dalam plasmid

Pengenalan r-DNA ke dalam sel permisif

Persiapan nutrisi

Kultur suspensi budidaya

Mendapatkan molekul insulin

Menurut indikator FS

Skema produksi instrumental dan spesifikasi peralatan

1 - Reaktor kimia

2 - Pengenalan gen ke dalam plasmid

4 - Unit Sterilisasi Berkelanjutan

5 - bioreaktor industri

6 - Pemilihan rantai

7 - Instalasi kromatografi

8 - mendapatkan molekul insulin

9 - Pengering Beku

10 - Tabel analitik

Bagian VI. Deskripsi Proses

BP 1. Persiapan air

Penyuling membran dirancang untuk mendapatkan air desalinasi yang memenuhi persyaratan GOST 6709-97 "Air suling". Produktivitas penyuling - dari 3 hingga 15 l / jam (instalasi laboratorium dalam set lengkap ekonomi), dan juga dari 5-30 l / jam (instalasi laboratorium). Proses filtrasi meliputi tahapan berikut: pra-perawatan pada karbon aktif, filtrasi membran dan deionisasi air menggunakan resin penukar ion. Pra-filter menghilangkan partikel tersuspensi, klor, zat organik molekul tinggi dan ion logam berat dari air keran yang masuk. Filtrasi membran didasarkan pada fenomena reverse osmosis, di mana air, ketika melewati membran semipermeabel, dimurnikan dari garam yang larut di dalamnya, pengotor organik berbobot molekul rendah, serta bakteri dan mikroorganisme. Pada filter dengan resin penukar ion terdapat pemurnian lengkap filtrat dari garam terlarut.

BP 2. Pemrosesan saniter produksi.

BP 2.1. Persyaratan berikut ditempatkan di tempat untuk pembuatan bentuk sediaan steril:

Harus disimpan dalam kebersihan yang sempurna, tunduk pada kewajiban setiap hari serta pembersihan umum dan perbaikan berkala;

Dapat terpapar pada radiasi UV untuk desinfeksi udara menggunakan iradiator stasioner atau portabel;

Harus memiliki pencahayaan, suhu, kelembaban, dan ventilasi yang tidak memiliki dampak negatif langsung atau tidak langsung pada kualitas produk jadi;

Harus mengandung jumlah minimum peralatan dan furnitur yang diperlukan untuk melakukan proses produksi;

Perkawinan antara dinding, lantai dan langit-langit harus memiliki bentuk bulat;

Di lokasi kelas kebersihan I dan II seharusnya tidak ada komunikasi terbuka, saluran udara;

Tempat-tempat dari kelas kebersihan yang lebih tinggi harus ditempatkan di ruangan kelas kebersihan yang lebih rendah. Akses personel dan bahan baku ke ruang bersih dilakukan hanya melalui gerbang udara, yang dilengkapi dengan pasokan udara steril sesuai dengan skema "top-down";

Pemindahan produk jadi harus dilakukan menggunakan konveyor yang melewati dinding.

BP 2.2. Persiapan peralatan

Persyaratan untuk persiapan peralatan:

Peralatan harus dirancang dan ditempatkan sedemikian rupa sehingga pengoperasian, pemeliharaan, dan perbaikannya dapat dilakukan di luar bangunan "bersih";

Peralatan yang digunakan untuk bekerja dalam kondisi aseptik harus memiliki alat perekam untuk memantau parameter proses dan keberadaan perangkat alarm untuk kegagalan fungsi;

Peralatan harus dibersihkan, didesinfeksi dan, jika perlu, disterilkan;

Peralatan harus dimonitor untuk kemurnian mikrobiologis;

Permukaan kerja peralatan harus halus, dari bahan yang tidak beracun dan tidak korosif.

BP 2.3. Pelatihan staf

Persyaratan untuk staf:

Personil harus memiliki pengetahuan minimum tertentu tentang peraturan kebersihan, sanitasi dan GMP;

Karyawan dengan penyakit menular, luka terbuka pada kulit dan pembawa mikroflora patogen tidak diizinkan untuk bekerja;

Dilarang berbicara, makan, bergerak cepat di tempat kerja;

Amati kebersihan pribadi, keluarkan kosmetik dari wajah dan lepaskan perhiasan sebelum memasuki ruangan "bersih";

Mandilah, cucilah dan bersihkan tangan Anda dengan desinfektan, kenakan pakaian dan sepatu teknologi steril.

BP 3. Sintesis rantai A dan B.

Sintesis rantai dilakukan dengan metode kimia. Rantai A mengandung 21 residu asam amino, residu Chain B - 30

BP 4. Pengenalan gen ke dalam plasmid.

Agar plasmid menerima gen alien, rantainya terputus dengan enzim restriksi. Untuk menghubungkan gen yang mengkode sintesis rantai A dan B, residu oligosakarida dari berbagai panjang digunakan - penghubung dan adaptor. Ketika molekul ditutup, Anda dapat memasukkannya ke dalam sel permisif.

BP 5. Pengenalan r-DNA ke dalam sel permisif.

Pengenalan p = DNA ke dalam sel E.coli dilakukan dengan microinjection: DNA vektor yang mengandung plasmid disuntikkan ke dalam sel E.coli dengan jarum kaca ultrathin khusus.

TP 6. Persiapan medium nutrisi

Media nutrisi utama untuk budidaya biakan E.coli adalah kaldu menurut Miller. Bahan: kasein hidrolisat, ekstrak ragi, natrium klorida, agar-agar. Nilai pH akhir (pada 25 ° C) adalah 7,0 ± 0,2. Hottinger's broth juga digunakan. Bahan: Hidrolisat Hottinger, natrium klorida, air suling.

Sterilisasi media nutrisi dilakukan dalam mesin untuk sterilisasi berkelanjutan - ONS. Media nutrisi berturut-turut melewati bagian pemanasan, bagian memegang dan bagian pendinginan.

TP 7. Budidaya kultur suspensi

Budidaya biokultur dilakukan dalam bioreaktor, kultur suspensi yang dicampur karena pasokan udara ke dalam bioreaktor. Proses ini dilakukan dalam mode semi-periodik, ketika sejumlah media nutrisi segar terus-menerus ditambahkan ke bioreator dan pada saat yang sama volume suspensi sel yang sama diambil.

TP 8. Isolasi kultur jaringan.

Pemisahan kultur jaringan dari media nutrisi dilakukan dengan metode sedimentasi (sedimentasi) pada sedimenter, pemisahan yang lebih dalam disediakan dengan menyaring metode lembut untuk menjaga integritas sel kultur.

Insulin dimurnikan dengan metode kromatografi: frontal, permeasi gel, pertukaran anion. Pemurnian insulin dan turunannya pada sorben dengan sifat pertukaran kation yang kuat (misalnya SP-Sepharose FF) dapat digunakan sistem buffer berdasarkan ammonium asetat dengan kandungan urea yang rendah (hingga 2 M atau kurang).

TP 10. Mendapatkan molekul insulin

Rantai yang dipilih dan dimurnikan dilipat dan dioksidasi, yang memastikan pembentukan jembatan disulfida yang tepat.

Pengeringan produk dilakukan dalam pengering beku.

TP 12. Evaluasi kualitas produk jadi.

Penampilan (seperti yang dijelaskan), aktivitas (metode biologis).

UMO 13. Pengepakan, pelabelan, pengiriman.

Aktivitas insulin diukur dalam unit aksi (ED) atau dalam unit aksi internasional (IU - Rusia atau IU - Inggris atau UI - Prancis). 1 unit sesuai dengan aktivitas 1/24 mg (41,66 μg) insulin kristal.

Pada tahun 1922, Frederick Banting menyarankan bahwa unit kerja insulin harus dipertimbangkan sebagai jumlah sentimeter kubik ekstrak pankreas yang, dalam 2-4 jam, membawa kelinci yang sehat ke hipoglikemia dengan tingkat SC 2,5 mmol / L. Beberapa saat kemudian di tahun yang sama, tim yang sama mengusulkan unit "tikus" - jumlah insulin yang diperlukan untuk membawa setengah dari kelompok tikus percobaan ke kejang (para peneliti di sini awalnya bertindak dengan analogi dengan LD50).

Tahun berikutnya, Komite Internasional untuk Standardisasi mengadopsi definisi unit aksi insulin: "Jumlah insulin yang diperlukan untuk menurunkan kadar glukosa darah ke tingkat di mana kejang dimulai pada kelinci dengan berat 2 kg, yang belum diberi makan selama 24 jam." Unit ini, untuk menghormati kelompok Banting dan Best Toronto, dinamai unit aksi Toronto insulin.

Pada tahun 1925, standar internasional pertama diperkenalkan, yang menetapkan bahwa satu unit aksi insulin adalah jumlah yang setara dengan 1/8 mg insulin kristal.

Karena kemajuan besar dalam pemurnian insulin dan ketidaknyamanan menggunakan unit sebesar itu pada tahun 1936, komite Liga Bangsa-Bangsa menyetujui standar internasional baru untuk aksi insulin, yang menyamakan unit dengan 1/22 mg insulin kristal. Pada tahun 1952, standar diubah lagi dan 1 unit disamakan dengan 1 / 24,5 mg insulin kristal, dan pada tahun 1958 standar keempat akhirnya muncul (1 U sama dengan 1/24 mg insulin kristal). WHO pada 1982 melakukan penyesuaian terbaru terhadap standar, yang tidak memengaruhi definisi unit, tetapi hanya menyangkut perubahan yang terkait dengan kemunculan insulin rekayasa genetika manusia.

Bagian VIII. Keselamatan, keamanan kebakaran dan

Setiap pekerja dan pekerja teknik setelah menerima pekerjaan harus menjalani instruksi utama. Pengarahan primer dilakukan oleh mandor atau master sesuai dengan program berikut:

Ketentuan utama undang-undang tentang perlindungan tenaga kerja, keselamatan, sanitasi industri;

Tujuan dan prosedur penggunaan pakaian khusus dan peralatan pelindung pribadi;

Tugas di tempat kerja;

Persyaratan untuk organisasi dan pemeliharaan tempat kerja yang tepat;

Aturan keselamatan listrik umum, nilai ventilasi dan aturan untuk penggunaan sistem ventilasi;

Berkenalan dengan proses teknologi, peralatan perangkat, dan semua benda berbahaya.

Semua peralatan listrik harus memenuhi persyaratan "Peraturan untuk pengoperasian peralatan listrik." Peralatan listrik harus dibumikan. Semua ruang produksi dan utilitas, instalasi, fasilitas harus dilengkapi dengan peralatan pemadam kebakaran dan peralatan pemadam kebakaran.

Penerimaan orang yang tidak berwenang ke toko dilarang.

Bagian IX. Daftar instruksi produksi

Instruksi kerja untuk perawatan sanitasi tempat.

Petunjuk untuk keselamatan, sanitasi industri dan keselamatan kebakaran.

Instruksi tentang persiapan, pengiriman dan penerimaan perbaikan peralatan.

Petunjuk tentang cara menerima bahan baku dan bahan pembantu;

Rencana penghapusan kecelakaan.

Instruksi untuk regenerasi solusi.

Instruksi kerja untuk operator mencuci, mengeringkan dan mensterilkan botol.

Instruksi untuk mekanik tentang perbaikan dan pemeliharaan jaringan pipa.

Teknologi Produksi Insulin

Insulin.docx

Bab 1. Tinjauan Sastra

1.3. Jarum suntik, pulpen, dan dispenser insulin

1.4 Teknik injeksi insulin ……………………………………...

1.5. Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan dan aksi insulin.........

1.6. Komplikasi terapi insulin ……………………………………..

1.7. Kemasan insulin

1.8. Penyimpanan insulin.

1.9. Cara modern untuk meningkatkan terapi insulin.....

Bab 2. Bagian eksperimental

Insulin (dari bahasa Latin. Insula - pulau) - hormon 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.

Jumlah orang dengan diabetes di seluruh dunia adalah 120 juta (2,5% dari populasi). Setiap 10-15 tahun jumlah pasien berlipat ganda. Menurut International Diabetes Institute (Australia), pada 2010 akan ada 220 juta pasien di dunia. Di Ukraina, ada sekitar 1 juta pasien, di mana 10-15% menderita diabetes tergantung-insulin yang paling parah (tipe I). Faktanya, jumlah pasien 2-3 kali lebih banyak karena bentuk tersembunyi yang tidak terdiagnosis.

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.

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 untuk pemurnian hormon dari zat hormon lain dan produk degradasi insulin memungkinkan untuk mendapatkan insulin homogen, yang disebut insulin satu komponen.

Di awal 70-an gg. 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.

Tujuan pekerjaan saya: Studi tentang persiapan insulin yang disajikan di pasar kita, kelebihan dan kekurangannya.

Tugas: Pertimbangan proses mendapatkan insulin dalam produksi industri.

Bab 1. Tinjauan Sastra

1.1 Mendapatkan 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.

Pertimbangkan untuk mendapatkan insulin secara sintesis, dalam hal kelebihan metode ini.

Jadi, manfaat mendapatkan insulin secara sintesis.

Sebelum diperkenalkan ke industri metode untuk memproduksi insulin menggunakan mikroorganisme rekombinan, hanya ada satu cara untuk memproduksi insulin - dari kelenjar pankreas sapi dan babi. Insulin yang berasal dari pankreas sapi berbeda dari insulin manusia dengan 3 residu asam amino, dan insulin yang diperoleh dari kelenjar babi hanya satu residu asam amino, yaitu lebih dekat ke insulin manusia. Namun, dengan diperkenalkannya protein yang berbeda dalam struktur dari protein manusia, bahkan dalam ekspresi minor, reaksi alergi dapat terjadi. Insulin seperti protein asing juga dapat dinonaktifkan di dalam darah oleh antibodi yang dihasilkan.

Selain itu, untuk mendapatkan 1 kilogram insulin, diperlukan 35 ribu babi (jika diketahui bahwa kebutuhan tahunan untuk insulin adalah 1 ton obat). Di sisi lain, jumlah insulin yang sama dapat diperoleh secara biosintesis melalui biosintesis dalam fermentor 25 kubik menggunakan mikroorganisme rekombinan Escherichia coli.

Metode biosintetik untuk mendapatkan insulin diterapkan pada awal 80-an

Mari kita memikirkan skema untuk produksi insulin rekombinan (Eli Lilli-Eli-Lilly, Amerika Serikat):

Tahap 1. Dengan sintesis kimia, sekuens nukleotida dibuat yang menyandikan pembentukan rantai A dan B, yaitu, gen sintetis dibuat.

2. panggung. Masing-masing gen sintetik dimasukkan ke dalam plasmid (untai sintesis gen A dimasukkan ke dalam satu plasmid, dan untai sintesis gen B diperkenalkan ke plasmid lainnya).

3. panggung. Masukkan gen yang mengkode pembentukan enzim betagalactosidase. Gen ini termasuk dalam setiap plasmid untuk mencapai replikasi plasmid yang kuat.

4. panggung. Plasmid dimasukkan ke dalam sel Escherichia coli - Escherichia coli dan dua kultur produsen diperoleh, satu kultur mensintesis rantai A, rantai B kedua.

5. panggung. Tempatkan dua budaya di fermentor. Pada hari Rabu tambahkan galaktosa, yang menginduksi pembentukan enzim betagalactosidase. Dalam hal ini, plasmid secara aktif mereplikasi, membentuk banyak salinan dari plasmid dan, karenanya, banyak gen yang mensintesis rantai A dan B.

6. panggung. Sel-sel melisiskan, mengeluarkan rantai A dan B, yang berhubungan dengan betagalactosidase. Semua ini diobati dengan cyanogen bromide dan rantai A dan B dipisahkan dari beta galactosidase. Kemudian lakukan pemurnian lebih lanjut dan pemilihan rantai A dan B.

7. panggung. Residu sistein teroksidasi, terikat dan disiapkan insulin.

Insulin yang diperoleh dengan rute ini adalah insulin manusia dalam strukturnya, yang sejak awal terapi meminimalkan terjadinya reaksi alergi.

Untuk mendapatkan insulin manusia yang dimurnikan, protein hibrida yang diisolasi dari biomassa mengalami transformasi kimia-enzimatik dan pemurnian kromatografi yang sesuai (frontal, penembus gel, pertukaran anion).

Insulin rekombinan diperoleh di Institut Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia menggunakan strain E. coli yang direkayasa secara genetika, metode ini terdiri dari sintesis prekursor biologis proinsulin, yang memungkinkan untuk tidak melakukan sintesis terpisah rantai insulin A dan B. Untuk menghasilkan bagian pro-insulin dari molekul dalam E. coli. plasmid diperkenalkan (ini diperoleh dengan memasukkan DNA alami atau asing - ini adalah bagaimana molekul RNA rekombinan diperoleh). Plasmid menyediakan untuk sintesis protein rekombinan, yang merupakan urutan pemimpin dan fragmen protein, serta proinsulin manusia dengan residu metionin (asam amino) di antara mereka. Bagian pro-insulin dari molekul dipisahkan oleh pengobatan dengan bromin sianat dalam asam asetat (pembelahan dilakukan secara selektif - oleh residu metionin). Campuran (bagian proinsulin dan urutan pemimpin) dipisahkan dengan kromatografi. Pada tahap berikutnya, dalam urutan proinsulin yang dihasilkan, pengaturan timbal balik yang benar dari rantai A dan B dilakukan, yang dilakukan oleh bagian tengah - peptida C. Pada tahap berikutnya, peptida pengikat C diisolasi dengan metode enzimatik. Setelah serangkaian pemurnian kromatografi, termasuk pertukaran ion, gel, dan HPLC, saya mendapatkan insulin manusia dengan kemurnian tinggi dan aktivitas alami.

Kontrol kualitas insulin yang direkayasa secara genetika menyiratkan kontrol indikator tambahan yang mencirikan stabilitas regangan rekombinan dan plasmid, tidak adanya bahan genetik asing dalam preparasi, identitas gen yang diekspresikan, dll.

1.2 Persiapan insulin

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 kontrol kualitas baru memastikan bahwa insulin biosintetik manusia dari produsen di atas 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.

Persiapan insulin, tergantung pada onset dan durasi tindakan, dibagi menjadi kelompok-kelompok berikut:
1) insulin aksi cepat dan ultrashort;
2) insulin kerja pendek (insulin "sederhana");
3) insulin durasi menengah (insulin "menengah");
4) insulin kerja jangka panjang;
5) insulin "campuran" - kombinasi insulin dari durasi aksi yang berbeda.

Jumlah persiapan insulin dengan nama yang berbeda adalah beberapa lusin, dan nama insulin baru dari berbagai asing, dan dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan farmasi dalam negeri ditambahkan setiap tahun.

Insulin cepat dan ultrashort

Insulin cepat dan ultrashort saat ini termasuk tiga obat baru - lispro (humalog), aspart (novoid, novolog) dan glulissin (apidra). Keunikan mereka adalah pada awal dan akhir tindakan yang lebih cepat dibandingkan dengan insulin orang biasa yang “sederhana”. Timbulnya efek penurun glukosa dari insulin baru disebabkan oleh percepatan penyerapannya dari lemak subkutan. Ciri-ciri insulin baru memungkinkan untuk mengurangi interval waktu antara suntikan dan asupan makanan, mengurangi tingkat glikemia pasca-gizi dan mengurangi kejadian hipoglikemia.

Permulaan tindakan lizpro, aspart dan glulisine berada dalam kisaran 5 hingga 10-15 menit, efek maksimum (aksi puncak) - setelah 60 menit, durasi aksi - 3 - 5 jam. Insulin ini diberikan 5 hingga 15 menit sebelum makan atau segera sebelum itu. Telah ditetapkan bahwa pemberian insulin lispro segera setelah makan juga memberikan kontrol glikemik yang baik. Namun, penting untuk diingat bahwa pemberian insulin ini 20 hingga 30 menit sebelum makan dapat menyebabkan hipoglikemia.

Pasien yang beralih ke pemberian insulin ini perlu mengontrol kadar glikemik lebih sering sampai mereka belajar untuk mengkorelasikan jumlah karbohidrat yang dikonsumsi dan dosis insulin. Dengan demikian, dosis obat ditetapkan dalam setiap kasus secara individual.

Jika hanya humalog (Insulin lispro), cepat baru atau pemula (insulin aspart), atau apidra (insulin glulisine) digunakan, mereka dapat diberikan 4-6 kali sehari, dan dalam kombinasi dengan insulin kerja panjang 3 kali sehari. Kelebihan dosis tunggal 40 U diperbolehkan dalam kasus luar biasa. Insulin ini, tersedia dalam botol, dapat dicampur dalam jarum suntik yang sama dengan preparat insulin manusia dengan durasi kerja yang lebih lama. Saat ini insulin berkecepatan tinggi dikumpulkan dalam jarum suntik terlebih dahulu. Injeksi diinginkan untuk segera dilakukan setelah pencampuran. Insulin ini diproduksi dalam kartrid (selongsong khusus) tidak dimaksudkan untuk persiapan campuran dengan insulin lain.

Ini penting!
Insulin baru berkecepatan tinggi nyaman bagi pasien yang menjalani gaya hidup aktif, penggunaannya dianjurkan untuk infeksi akut, stres emosional, meningkatkan jumlah karbohidrat dalam makanan, minum obat yang mempromosikan hiperglikemia (hormon tiroid, kortikosteroid - prednisolon, dll.), Dengan intoleransi lainnya. sediaan insulin atau hiperglikemia pasca-nutrisi, yang tidak dapat diterima dengan aksi insulin lainnya. Harus ditekankan sekali lagi bahwa insulin kerja cepat harus digunakan dalam hubungan langsung dengan asupan makanan.