Как вырабатывается инсулин?

Инсулин, гормон, который играет важную роль в регулировании уровня глюкозы в крови, был впервые выделен Фредериком Бантингом и К. Бестом в 1921 году из поджелудочной железы крупного рогатого скота. Это революционное открытие проложило путь к лечению сахарного диабета 1 типа, смертельного заболевания, характеризующегося неспособностью организма вырабатывать собственный инсулин. Но путь от животного сырья до современных высококачественных препаратов инсулина прошел сложный путь развития и совершенствования.

Изучение структуры инсулина Доном Хенсом и его командой в 1955 году, за которым последовало открытие генома человека в 2003 году, положило начало новому этапу производства инсулина - генной инженерии. На сегодняшний день подавляющее большинство препаратов инсулина не получают от животных, а производят микроорганизмами с использованием технологии рекомбинантной ДНК.

Процесс производства рекомбинантного человеческого инсулина начинается с клонирования гена, ответственного за синтез инсулина, из ДНК человека. Этот ген встроен в ДНК-векторы, чаще всего в плазмиды бактерий рода Escherichia coli или дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Трансформированные микроорганизмы, которые теперь являются "производительными" инсулиновыми растениями, культивируются в специально разработанных питательных средах.

В этих контролируемых условиях микроорганизмы активно копируют свою ДНК, в том числе ген человеческого инсулина, который вводится при инъекции. В результате внутри них начинается синтез предшественника инсулина - препроинсулина. Препроинсулин - это более крупная молекула, которая включает в себя сигнальную последовательность, необходимую для транспортировки белка в микробные клетки, а также соединительный пептид, соединяющий две цепочки полипептидов инсулина.

Затем из клеток-продуцентов выделяют препроинсулин различными методами, например, лиофилизацией или ультрацентрифугированием. Выделенный препроинсулин подвергается строгой очистке, удалению примесей и остатков микроорганизмов. Очищенный препроинсулин преобразуется в инсулин с помощью специальных протеаз, ферментов, расщепляющих соединительный пептид. Полученный двухцепочечный инсулин, структура которого полностью соответствует структуре природного гормона, проходит дополнительные этапы очистки и стандартизации.

Наконец, инсулин, который соответствует стандартам чистоты и биологической активности, упакован и готов к использованию. Для удобства пациентов инсулин выпускается в различных формах: растворимые инсулиновые пептидные инсулины с различными механизмами действия, продолжительностью действия и способами введения, например, инсулин-аспират, гепарин, лизпро и другие.

Технология производства рекомбинантного инсулина не только гарантирует высокую степень безопасности и биоэквивалентности эндогенному инсулину, но и значительно снижает стоимость лекарств, делая лечение сахарного диабета доступным миллионам пациентов по всему миру. Современная наука продолжает совершенствовать методы производства инсулина, уделяя особое внимание созданию инсулинов с более точной дозировкой, улучшенным профилем действия и сниженным риском гипогликемии, что неизмеримо улучшит качество жизни пациентов с сахарным диабетом.