Insuliini ajalugu

  • Analüüsid

Insuliini ajalugu

Võib-olla on kõige olulisem ja kõige sagedamini kasutatav hormoonravim meditsiinilises praktikas insuliin. Inimese insuliinil - kõhunäärme beeta-rakkude poolt sünteesitud hormoonil - on suur roll inimkeha normaalse toimimise protsessides.

Selle kõige olulisem ülesanne on anda keha rakkudele peamine energiline materjal - glükoos.

Kui insuliin ei ole piisav, ei ole rakud võimelised glükoosi absorbeerima, see akumuleerub veres ning kuded ja elundid kogevad energia nälga. Insuliini puudumisel tekib tõsine haigus, näiteks suhkurtõbi.

Kuni XX sajandi alguseni. diabeediga patsiendid surid laste või noorukite haiguse erinevate tüsistuste tagajärjel, peaaegu keegi ei suutnud elada rohkem kui 5-7 aastat pärast haiguse algust.

Pankrease roll diabeedi kujunemisel sai teada alles XIX sajandi lõpus. Aastal 1869 uuris Berliinis 22-aastane meditsiiniline üliõpilane Paul Langergans mikroskoobiga kõhunäärme struktuuri ja juhtis tähelepanu varem tundmatutele rakkudele, mis moodustavad rühmad, mis olid ühtlaselt jaotunud kogu nääre, kuid nende rakkude funktsioon, mida hiljem nimetati Langerhani saareks., jäi teadmata.

Hiljem hüpotees Ernst Lako, et kõhunääre on seotud seedimise protsessidega. 1889. aastal püüdis Saksa füsioloog Oscar Minkowski tõestada, et kõhunäärme väärtus seedimisel. Selleks pani ta sisse eksperimendi, kus ta eemaldas tervetel koertel näärme. Paar päeva pärast katse algust juhtis laboratoorsete loomade seisundit jälginud assistent Minkowski tähelepanu paljudele kärblitele, kes lendasid katselise koera uriiniga.

Pärast uriini uurimist avastas ta, et kõhunäärmeta koer eraldab suhkru uriiniga. See oli esimene tähelepanek, mis seostas kõhunäärme tööd ja diabeedi arengut. 1901. aastal tõestas Eugene Opie, et suhkurtõbi põhjustab kõhunäärme struktuuri häired, nimelt Langerhani saarte täielik või osaline hävitamine.

Esimene, kes oli võimeline insuliini isoleerima ja patsiente edukalt ravima, oli Kanada füsioloog Frederick Banting. Katse luua suhkurtõve raviks noorte teadlaste poolt surutud traagilised sündmused - kaks tema sõpra surid diabeedi all. Isegi enne Bantingit, paljud teadlased, kes mõistavad kõhunäärme rolli suhkurtõve tekkimisel, püüdsid isoleerida ainet, mis mõjutaks otseselt veresuhkru taset, kuid kõik katsed lõppesid ebaõnnestumises.

Need ebaõnnestumised olid tingitud ka sellest, et pankrease ensüümid (peamiselt trüpsiin) lagundasid vähemalt osaliselt insuliini valgu molekulid, enne kui neid saab eraldada näärmete koeekstraktist. 1906. aastal suutis Georg Ludwig Zeltser pankrease väljavõtte abil saavutada edukalt katseliste koerte veresuhkru taset, kuid ta ei suutnud oma tööd jätkata. Scott 1911. aastal Chicago ülikoolis kasutas kõhunäärme vesiekstrakti ja märkas, et katseloomadel on glükosuuria vähene langus, kuid ta ei suutnud oma juhendajat veenda oma uuringu tähtsusest ja peagi katkestati need katsed.

Sama efekti näitas Iisrael Kleiner 1919. aastal, kuid ei lõpetanud tööd esimese maailmasõja alguse tõttu.

Sarnast tööd 1921. aastal avaldas Rumeenia Meditsiinikooli Nicola Paulesco füsioloogia professor ja paljud, sealhulgas ka Rumeenias, peavad teda insuliini teerajajaks. Kuid insuliini isoleerimise ja selle eduka kasutamise eelised kuuluvad just Frederick Bantingile.

Banting töötas noorte õppejõuna Kanada ülikooli anatoomia ja füsioloogia osakonnas professori John MacLeodi järelevalve all, keda peeti seejärel suureks diabeedi spetsialistiks. Banting püüdis saavutada kõhunäärme atroofiat, sidudes oma eritekanalid (kanalid) 6–8 nädalat, hoides Langerhani saarekesi muutumatuna pankrease ensüümide mõjudest ja saades nende saarekeste rakkude puhast ekstrakti.

Selle katse läbiviimiseks oli vaja laboratooriumi, assistente ja eksperimentaalseid koeri, mida Bantingil ei olnud.

Abi saamiseks pöördus ta professor John MacLeodi poole, kes oli hästi teadlik pankrease hormoonide saamise minevikust. Seetõttu ei lubanud ta kõigepealt oma laboratooriumile Bantingit. Kuid Banting ei taganenud ja 1921. aasta kevadel palus ta taas MacLeodil lasta laboris vähemalt kaks kuud töötada. Kuna sel ajal hakkas MacLeod Euroopasse minema ja labor oli vaba, nõustus ta. Bantingi assistendina anti viienda aasta õpilane Charles Bestile, kes oli hästi uurinud veresuhkru ja uriini määramise meetodeid.

Eksperimentide läbiviimiseks, mis nõudis suuri kulutusi, pidi Banting müüma peaaegu kogu oma vara.

Mitmed koerad olid seotud kõhunäärme kanalitega, mille järel nad hakkasid ootama oma atroofiat. 27. juulil 1921 manustati koerale, kellel oli eellasesse paigutatud kauge pankreas, atroofiline pankreaseekstrakt. Mõne tunni pärast oli koeral veresuhkru ja uriini vähenemine ning atsetoon kadus.

Seejärel kasutati pankrease ekstrakti teist korda ja ta elas veel 7 päeva. Võib-olla oleks koer kauem elanud, kuid uurijate väljavõtted olid otsa saanud, sest koerte kõhunäärme insuliin oli väga töömahukas ja pikaajaline.

Seejärel hakkas Banting ja Best saama väljavõtet sündimata vasikate kõhunäärmest, kus seedetrakti ensüüme ei olnud veel toodetud, kuid piisav kogus insuliini oli juba sünteesitud. Nüüd piisab insuliini kogusest, et katseline koer saaks elada kuni 70 päeva. MacLeod, kes oli siis Euroopast tagasi tulnud, hakkas järk-järgult huvituma Bantingi ja Besti tööst ning ühendas sellega kõik laboritöötajad. Banting, kes algselt kutsus saadud pankrease ekstrakti Isletin, nimetas MacLeodi ettepanekul ümber selle insuliiniks (ladina keelest. Insula - "saar").

Insuliini tootmine jätkus edukalt. 14. novembril 1921 teatasid Banting ja Best oma uurimistulemustest Toronto Ülikooli füsioloogilise ajakirjaklubi koosolekul. Kuu aega hiljem toimus Ameerika Ühendriikides Ameerika Füsioloogilise Seltsi aruanne New Havenis.

Tapamajas tapetud veiste kõhunäärmest saadud ekstrakti kogus hakkas kiiresti kasvama ja insuliini peeneks puhastamiseks oli vaja spetsialisti. Sel eesmärgil tõi MacLeod 1921. aasta lõpus tööle kuulsa biokeemiku James Collipi, kes saavutas insuliini puhastamisel väga head tulemused. Jaanuariks 1922 alustasid Banting ja Best esimesed kliinilised insuliiniuuringud inimestel.

Kõigepealt süstisid teadlased 10 ühikut insuliini ja seejärel vabatahtliku, kes oli 14-aastane poiss, Leonard Thompson, kes kannatas diabeedi all. Esimene süsti tehti talle 11. jaanuaril 1922, kuid see ei olnud päris edukas, sest ekstrakt ei olnud piisavalt puhastatud, mis viis allergiate tekkeni. Järgmise 11 päeva jooksul töötas Collip laboris väljavõtte parandamiseks ja 23. jaanuaril anti poegale teine ​​insuliinisüst.

Pärast insuliini sissetoomist hakkas poiss kiiresti taastuma - see oli esimene inimene, kes päästis insuliini. Varsti päästis Banting oma sõbra, arst Joe Gilchristi, tulevasest surmast.

Uudised insuliini esimese eduka kasutamise kohta 23. jaanuaril 1922 sai rahvusvaheliseks tunnetuseks. Banting ja tema kolleegid tõusid sõna otseses mõttes sadu diabeediga inimesi, eriti raskete vormidega inimesi. Ta oli kirjutatud palju kirju, mis nõudsid haigusest päästmist, tulid tema juurde laborisse. Kuid sel ajal oli veel palju puudusi - insuliinipreparaat ei olnud piisavalt standarditud, puudus enesekontrollivahend ja insuliiniannus tuli mõõta ligikaudu silma. Seetõttu tekkisid organismi hüpoglükeemilised reaktsioonid sageli, kui glükoosi tase langes alla normi.

Jätkati siiski insuliini paranemist ja selle juurutamist igapäevases meditsiinipraktikas.

Toronto ülikool hakkas müüma insuliinitootmislitsentse erinevatele farmaatsiaettevõtetele ja 1923. aastaks sai see hormoon kõigile diabeetikutele kättesaadavaks.

Lily (USA) ja Novo Nordisk (Taani), kes on endiselt selles valdkonnas juhtivad, on saanud ravimite tootmise loa. Bantingu 1923. aastal. Toronto ülikool sai teaduse doktorikraadi, ta valiti professoriks. Bantingi ja Besti jaoks avati ka spetsiaalne meditsiiniuuringute osakond, kellele määrati kõrged isiklikud palgad.

Aastal 1923 anti Bantingile ja McLeodile Nobeli füsioloogia ja meditsiini auhind, mida nad vabatahtlikult jagasid Best ja Collipiga.

1926. aastal suutis meditsiiniteadlane Abel sünteesida insuliini kristallilisel kujul. 10 aasta pärast sai Taani teadlane Hagedorn pikaajalist (pikendatud) insuliini ja 10 aastat hiljem loodi neutraalne protamiin Hagerdon, mis on endiselt üks populaarsemaid insuliinitüüpe.

Insuliini keemilise koostise kehtestas Briti molekulaarbioloog Frederick Sanger, kes võitis selle eest Nobeli preemia 1958. aastal. Insuliinist sai esimene valk, mille aminohappejärjestus oli täielikult dekodeeritud.

Insuliinimolekuli ruumiline struktuur määrati kindlaks röntgendifraktsioonimeetodil 1990. aastatel. Dorothy Crouft Hodgkin, kellele anti ka Nobeli preemia.

Pärast Banting'i manustamist veiste insuliinile viidi läbi katsed sigade ja lehmade kõhunäärmetest, samuti teistest loomadest (näiteks vaalad ja kalad) saadud insuliiniga.

Iniminsuliini molekul koosneb 51 aminohappest. Sealiha insuliin erineb sellest ainult ühes aminohappes, kolmel lehmhappel, mis ei takista neil suhkru taset üsna hästi normaliseerida. Loomse päritoluga insuliinil on siiski märkimisväärne puudus - märkimisväärses osas patsientidest põhjustab see allergilise reaktsiooni. Seetõttu on insuliini parandamiseks vaja täiendavat tööd. Iniminsuliini struktuur 1955. aastal oli dekodeeritud ja selle isoleerimisel alustati intensiivset tööd.

Esimest korda oli see 1981. aastal Ameerika teadlaste Gilbert ja Lomedico poolt võimalik. Veidi hiljem saadi insuliin, mis saadi küpsetaja pärmist geenitehnoloogia abil. Insuliin oli esimene inimese valkudest, mis sünteesiti 1978. aastal geneetiliselt muundatud bakteri E. coli poolt. See oli tema poolt biotehnoloogia algas uus ajastu. Alates 1982. aastast hakkas Ameerika firma Genentech müüma bioreaktoris sünteesitud iniminsuliini. See insuliin ei avalda inimorganismile allergiat.

Insuliini ajalugu on üks tähelepanuväärseid lugusid erakordsetest avastustest farmakoloogias. Insuliini avastamise ja sünteesi olulisust näitab juba asjaolu, et selle molekuliga töötamise eest anti kolm Nobeli auhinda. Suhkurtõbi on tänapäeval ravitav haigus, vaid püsivalt maagilise meditsiini süstimine võib päästa patsientide elu.

Siiski ei ole veel saavutatud insuliini tootmise täiuslikkust, selle kõrvaltoimeid (näiteks lipodüstroofia esineb süstekohal jne), mistõttu sünteesitud insuliinide kvaliteedi parandamise või muutmise jõupingutused on veel pooleli.

Insuliini loomise ajalugu;

Võib-olla on kõige olulisem ja kõige sagedamini kasutatav hormoonravim meditsiinilises praktikas insuliin. Inimese insuliin, mis on kõhunäärme beeta-rakkude poolt sünteesitud hormoon, mängib olulist rolli inimkeha normaalse toimimise protsessides.

Selle kõige olulisem ülesanne on anda keha rakkudele peamine energiline materjal - glükoos.

Kui insuliin ei ole piisav, ei ole rakud võimelised glükoosi absorbeerima, see akumuleerub veres ning kuded ja elundid kogevad energia nälga. Insuliini puudumisel tekib tõsine haigus, näiteks suhkurtõbi.

Kuni XX sajandi alguseni. diabeediga patsiendid surid laste või noorukite haiguse erinevate tüsistuste tagajärjel, peaaegu keegi ei suutnud elada rohkem kui 5-7 aastat pärast haiguse algust.

Pankrease roll diabeedi kujunemisel sai teada alles XIX sajandi lõpus. 1869. aastal uuris Berliinis 22-aastane meditsiiniline üliõpilane Paul Langergans mikroskoobiga kõhunäärme struktuuri ja juhtis tähelepanu varem tundmatutele rakkudele, mis moodustasid rühmad, mis olid ühtlaselt jaotunud kogu nääre, kuid nende rakkude funktsioon, mida hiljem nimetati Langerhani saarteks, jäi teadmata.

Hiljem hüpotees Ernst Lako, et kõhunääre on seotud seedimise protsessidega. 1889. aastal püüdis Saksa füsioloog Oscar Minkowski tõestada, et kõhunäärme väärtus seedimisel. Selleks pani ta sisse eksperimendi, kus ta eemaldas tervetel koertel näärme. Paar päeva pärast katse algust juhtis laboratoorsete loomade seisundit jälginud assistent Minkowski tähelepanu paljudele kärblitele, kes lendasid katselise koera uriiniga.

Pärast uriini uurimist avastas ta, et kõhunäärmeta koer eraldab suhkru uriiniga. See oli esimene tähelepanek, mis seostas kõhunäärme tööd ja diabeedi arengut. 1901. aastal tõestas Eugene Opie, et suhkurtõbi põhjustab kõhunäärme struktuuri häired, nimelt Langerhani saarte täielik või osaline hävitamine.

Esimene, kes oli võimeline insuliini isoleerima ja patsiente edukalt ravima, oli Kanada füsioloog Frederick Banting. Katse luua suhkurtõve raviks noorte teadlaste poolt surutud traagilised sündmused - kaks tema sõpra surid diabeedi all. Isegi enne Bantingit, paljud teadlased, kes mõistavad kõhunäärme rolli suhkurtõve tekkimisel, püüdsid isoleerida ainet, mis mõjutaks otseselt veresuhkru taset, kuid kõik katsed lõppesid ebaõnnestumises.

Need ebaõnnestumised olid tingitud ka sellest, et pankrease ensüümid (peamiselt trüpsiin) lagundasid vähemalt osaliselt insuliini valgu molekulid, enne kui neid saab eraldada näärmete koeekstraktist. 1906. aastal suutis Georg Ludwig Zeltser pankrease väljavõtte abil saavutada edukalt katseliste koerte veresuhkru taset, kuid ta ei suutnud oma tööd jätkata. Scott 1911. aastal Chicago ülikoolis kasutas kõhunäärme vesiekstrakti ja märkas, et katseloomadel on glükosuuria vähene langus, kuid ta ei suutnud oma juhendajat veenda oma uuringu tähtsusest ja peagi katkestati need katsed.

Sama efekti näitas Iisrael Kleiner 1919. aastal, kuid ei lõpetanud tööd esimese maailmasõja alguse tõttu.

Sarnast tööd 1921. aastal avaldas Rumeenia Meditsiinikooli Nicola Paulesco füsioloogia professor ja paljud, sealhulgas ka Rumeenias, peavad teda insuliini teerajajaks. Kuid insuliini isoleerimise ja selle eduka kasutamise eelised kuuluvad just Frederick Bantingile.

Banting töötas noorte õppejõuna Kanada ülikooli anatoomia ja füsioloogia osakonnas professori John MacLeodi järelevalve all, keda peeti seejärel suureks diabeedi spetsialistiks. Banting püüdis saavutada kõhunäärme atroofiat, sidudes oma eritekanalid (kanalid) 6–8 nädalat, hoides Langerhani saarekesi muutumatuna pankrease ensüümide mõjudest ja saades nende saarekeste rakkude puhast ekstrakti.

Selle katse läbiviimiseks oli vaja laboratooriumi, assistente ja eksperimentaalseid koeri, mida Bantingil ei olnud.

Abi saamiseks pöördus ta professor John MacLeodi poole, kes oli hästi teadlik pankrease hormoonide saamise minevikust. Seetõttu ei lubanud ta kõigepealt oma laboratooriumile Bantingit. Kuid Banting ei taganenud ja 1921. aasta kevadel palus ta taas MacLeodil lasta laboris vähemalt kaks kuud töötada. Kuna sel ajal hakkas MacLeod Euroopasse minema ja labor oli vaba, nõustus ta. Assistendina anti Bantingile viienda aasta bakalaureuseõpe Charles Best, kes oli uurinud vere ja uriini suhkru määramise meetodeid.

Eksperimentide läbiviimiseks, mis nõudis suuri kulutusi, pidi Banting müüma peaaegu kogu oma vara.

Mitmed koerad olid seotud kõhunäärme kanalitega, mille järel nad hakkasid ootama oma atroofiat. 27. juulil 1921 manustati koerale, kellel oli eellasesse paigutatud kauge pankreas, atroofiline pankreaseekstrakt. Mõne tunni pärast oli koeral veresuhkru ja uriini vähenemine ning atsetoon kadus.

Seejärel kasutati pankrease ekstrakti teist korda ja ta elas veel 7 päeva. Võib-olla oleks koer kauem elanud, kuid uurijate väljavõtted olid otsa saanud, sest koerte kõhunäärme insuliin oli väga töömahukas ja pikaajaline.

Seejärel hakkas Banting ja Best saama väljavõtet sündimata vasikate kõhunäärmest, kus seedetrakti ensüüme ei olnud veel toodetud, kuid piisav kogus insuliini oli juba sünteesitud. Nüüd piisab insuliini kogusest, et katseline koer saaks elada kuni 70 päeva. MacLeod, kes oli siis Euroopast tagasi tulnud, hakkas järk-järgult huvituma Bantingi ja Besti tööst ning ühendas sellega kõik laboritöötajad. Banting, kes algselt kutsus saadud pankrease ekstrakti Isletin, nimetas MacLeodi ettepanekul ümber selle insuliiniks (ladina keelest. Insula - "saar").

Insuliini tootmine jätkus edukalt. 14. novembril 1921 teatasid Banting ja Best oma uurimistulemustest Toronto Ülikooli füsioloogilise ajakirjaklubi koosolekul. Kuu aega hiljem toimus Ameerika Ühendriikides Ameerika Füsioloogilise Seltsi aruanne New Havenis.

Tapamajas tapetud veiste kõhunäärmest saadud ekstrakti kogus hakkas kiiresti kasvama ja insuliini peeneks puhastamiseks oli vaja spetsialisti. Sel eesmärgil tõi MacLeod 1921. aasta lõpus tööle kuulsa biokeemiku James Collipi, kes saavutas insuliini puhastamisel väga head tulemused. Jaanuariks 1922 alustasid Banting ja Best esimesed kliinilised insuliiniuuringud inimestel.

Kõigepealt süstisid teadlased 10 ühikut insuliini ja seejärel vabatahtliku, kes oli 14-aastane poiss, Leonard Thompson, kes kannatas diabeedi all. Esimene süsti tehti talle 11. jaanuaril 1922, kuid see ei olnud päris edukas, sest ekstrakt ei olnud piisavalt puhastatud, mis viis allergiate tekkeni. Järgmise 11 päeva jooksul töötas Collip laboris väljavõtte parandamiseks ja 23. jaanuaril anti poegale teine ​​insuliinisüst.

Pärast insuliini sissetoomist hakkas poiss kiiresti taastuma - see oli esimene inimene, kes päästis insuliini. Varsti päästis Banting oma sõbra, arst Joe Gilchristi, tulevasest surmast.

Uudised insuliini esimese eduka kasutamise kohta 23. jaanuaril 1922 sai rahvusvaheliseks tunnetuseks. Banting ja tema kolleegid tõusid sõna otseses mõttes sadu diabeediga inimesi, eriti raskete vormidega inimesi. Ta oli kirjutatud palju kirju, mis nõudsid haigusest päästmist, tulid tema juurde laborisse. Kuid sel ajal oli veel palju puudusi - insuliinipreparaat ei olnud piisavalt standarditud, puudus enesekontrollivahend ja insuliiniannus tuli mõõta ligikaudu silma. Seetõttu tekkisid organismi hüpoglükeemilised reaktsioonid sageli, kui glükoosi tase langes alla normi.

Jätkati siiski insuliini paranemist ja selle juurutamist igapäevases meditsiinipraktikas.

Toronto ülikool hakkas müüma insuliinitootmislitsentse erinevatele farmaatsiaettevõtetele ja 1923. aastaks sai see hormoon kõigile diabeetikutele kättesaadavaks.

Lily (USA) ja Novo Nordisk (Taani), kes on endiselt selles valdkonnas juhtivad, on saanud ravimite tootmise loa. Bantingu 1923. aastal. Toronto ülikool sai teaduse doktorikraadi, ta valiti professoriks. Bantingi ja Besti jaoks avati ka spetsiaalne meditsiiniuuringute osakond, kellele määrati kõrged isiklikud palgad.

Aastal 1923 anti Bantingile ja McLeodile Nobeli füsioloogia ja meditsiini auhind, mida nad vabatahtlikult jagasid Best ja Collipiga.

1926. aastal suutis meditsiiniteadlane Abel sünteesida insuliini kristallilisel kujul. 10 aasta pärast sai Taani teadlane Hagedorn pikaajalist (pikendatud) insuliini ja 10 aastat hiljem loodi neutraalne protamiin Hagerdon, mis on endiselt üks populaarsemaid insuliinitüüpe.

Insuliini keemilise koostise kehtestas Briti molekulaarbioloog Frederick Sanger, kes võitis selle eest Nobeli preemia 1958. aastal. Insuliinist sai esimene valk, mille aminohappejärjestus oli täielikult dekodeeritud.

Insuliinimolekuli ruumiline struktuur määrati kindlaks röntgendifraktsioonimeetodil 1990. aastatel. Dorothy Crouft Hodgkin, kellele anti ka Nobeli preemia.

Pärast Banting'i manustamist veiste insuliinile viidi läbi katsed sigade ja lehmade kõhunäärmetest, samuti teistest loomadest (näiteks vaalad ja kalad) saadud insuliiniga.

Iniminsuliini molekul koosneb 51 aminohappest. Sealiha insuliin erineb sellest ainult ühes aminohappes, kolmel lehmhappel, mis ei takista neil suhkru taset üsna hästi normaliseerida. Loomse päritoluga insuliinil on siiski märkimisväärne puudus - märkimisväärses osas patsientidest põhjustab see allergilise reaktsiooni. Seetõttu on insuliini parandamiseks vaja täiendavat tööd. Iniminsuliini struktuur 1955. aastal oli dekodeeritud ja selle isoleerimisel alustati intensiivset tööd.

Esimest korda oli see 1981. aastal Ameerika teadlaste Gilbert ja Lomedico poolt võimalik. Veidi hiljem saadi insuliin, mis saadi küpsetaja pärmist geenitehnoloogia abil. Insuliin oli esimene inimese valkudest, mis sünteesiti 1978. aastal geneetiliselt muundatud bakteri E. coli poolt. See oli tema poolt biotehnoloogia algas uus ajastu. Alates 1982. aastast hakkas Ameerika firma Genentech müüma bioreaktoris sünteesitud iniminsuliini. See insuliin ei avalda inimorganismile allergiat.

Insuliini ajalugu on üks tähelepanuväärseid lugusid erakordsetest avastustest farmakoloogias. Insuliini avastamise ja sünteesi olulisust näitab juba asjaolu, et selle molekuliga töötamise eest anti kolm Nobeli auhinda. Suhkurtõbi on tänapäeval ravitav haigus, vaid püsivalt maagilise meditsiini süstimine võib päästa patsientide elu.

Siiski ei ole veel saavutatud insuliini tootmise täiuslikkust, selle kõrvaltoimeid (näiteks lipodüstroofia esineb süstekohal jne), mistõttu sünteesitud insuliinide kvaliteedi parandamise või muutmise jõupingutused on veel pooleli.

Huvitavad faktid insuliini avastamise kohta

Esimene insuliiniravim, mis suutis säästa inimelu, tutvustati haigele teismelisele 1922. aastal. See valmistati lehma kõhunäärmest ja enne ravimi saamist kulus sajandeid vaevarikas töö, avastused ja intriigid ning paljud väidavad endiselt, kes avas insuliini, kuigi autorid said Nobeli preemia.

Uuring

Inimkond on suhkurtõvest teada saanud alates Vana-Kreeka ajast: märkades, et patsient patsiendi kehas ei jäänud, on inimene pidevalt janu, Aradus Cappadociast nimetas haigust “diabayno” - “läbima”. Kahekümnenda sajandi alguseks oli teada, et suhkurtõbi ja koerad mängisid selles olulist rolli. Katsed viidi läbi julmalt: loomad eemaldasid kõhunäärme, mille järel teadlased täheldasid suhkru kasvu organismis (määrati glükoosi kogus uriinis ja jälgiti haiguse sümptomeid). Seega tõestati, et diabeet on otseselt seotud kõhunäärmega.

Venemaa teadlane Leonid Sobolev oli esimene, kes avastas, et mitte kõik kõhunäärmed ei vastuta diabeedi arengu eest, vaid ainult osa rakkudest (Langerhani saared). Ta tegi seda 1900. aastal, sidudes kõhunäärme eritekanali koeraga, mis viis selle atroofiani, kuid kuna Langerhani saarekesed jäid puutumata, ei tekkinud loomal diabeet. Kuigi teadlane Venemaalt liikus õiges suunas, suri ta ilma uuringut lõpetamata.

Seejärel on teadlased kindlaks teinud, et haiguse arengut mõjutab bioloogiliselt aktiivsete ainete puudumine, mis on nendes rakkudes toodetud ja aitavad kaasa glükoosi imendumisele organismis ja selle tootmiseks (1916. aastal andis Saksa Charpy-Schafer neile ainetele nime: ladina sõna "insula" tähendab saart).

Idee, et diabeedi saab ravida insuliini manustamisega väljastpoolt, ilmnes peaaegu kohe, kui see avastati, kuid kõik katsed olid ebaõnnestunud. Võta hormoon oma puhtal kujul, ei töötanud, ja ravimi allaneelamisel hävitati seedetrakti mahlade poolt.

Esimene insuliini süntees võib muuta prantsuse teadlase GLay. Ta süstis koeraõli kõhunäärme kanaleid, mis viisid organi atroofiasse, samas kui Langerhani saared jäid puutumata. Kärbunud näärmest tegi Gley venitamist ja süstis koera, kellel tekkis eemaldatud kõhunäärme tõttu diabeet. Loom ei surnud, kui ravimit tema kehasse süstiti.

Gley ei leidnud oma avastusele mingit tähtsust, tegi üksikasjalikke uuringute kirjeldusi ja 1905. aastal deponeeris ta Pariisi bioloogilise ühingu ladustamiseks, kus nad olid kogunud tolmu juba aastaid ohutu.

Süntees

On ametlikult arvata, et esimene inimene, kes selgitab, kuidas insuliini sünteesi teha, oli Kanada, Frédéric Banting, kes jagas oma ideed professor John MacLeodiga: katsete läbiviimiseks oli vaja head varustust omavat laborit ja MacLeod sai seda pakkuda. Alguses keeldus professor eksperimentidele ruumi eraldamast ja nõustus ainult sel põhjusel, et ta pidi Euroopasse reisima ja tal polnud laboratooriumit eriti vaja.

Seetõttu osales arengus osalemine minimaalselt ja ütles, et puhkuse ajal naasmise ajaks tuleb kogu töö lõpule viia, st kaks kuud hiljem (teadlased ei täitnud MacLeodi poolt määratud tähtaega, soovis tagasipöörduv professor neid laborist välja saata, kuid suutnud teda veenda). Bantingi abistamine võttis ühe Charles Besti paljutõotavamaid meditsiiniõpilasi, kes oli väga huvitatud insuliini sünteesi ideest.

Esimesed katsed viidi läbi Bantingi ja Besti poolt koertel. Nad said välja koera atroofilise kõhunäärme ekstrakti (kulus umbes kaks kuud), misjärel nad süstisid kooma loomale, kelle nääre eemaldati. Asjaolu, et nad on õigel teel, sai selgeks pärast seda, kui loom oli elanud veel 7 päeva pärast süstimist, jättes kooma, kui ravimit süstiti ja sattusin, kui süstimist ei tehtud. Selle aja jooksul mõõdeti teadlasi pidevalt glükoositasemeid. See oli esimene kord, kui keegi tuli välja diabeetilisest koomast (sel ajal ei olnud see prantslase uurimusest teada).

Intrigeerimine algas hiljem: teadlased ei väljastanud patenti ja andnud õiguse avada ülikool. MacLeod hakkas pärast avastuse tähtsust mõistma aktiivselt tööd, meelitas kõiki paljutõotavaid töötajaid ja hakkas tootma insuliiniravimeid. Erilist rolli mängis biokeemik John Collip: ta oli võimeline seda tegema nii, et kanalite ligeerimise ja ooteaja järele ei olnud vaja kõhunäärme atroofiateks.

Teadlased vahetasid oma tähelepanu koertelt lehmadele ja mõne aja pärast avastati, et embrüotel on palju rohkem Langerhani saari kui täiskasvanud loomadel. Iga kogemuse tulemused olid üha edukamad ja teadlased suutsid koera eluiga seitsekümmend päeva pikendada. 1922. aastal manustati narkootikume kõigepealt suremas olevale poiss ja ta tõi ta tagasi.

Auhind

Pärast seda tegi MacLeod Ameerika Arstide Assotsiatsiooni koosolekul aruande, pöörates seda nii, nagu ta oleks avastanud. Samal ajal hakkas ta uimastit aktiivselt propageerima, kuna tal oli selleks seosed. Ta ei suutnud endiselt vaikida Bantingi rollist, kuid teiste teadlaste roll oli minimaalne. Sel põhjusel anti Nobeli preemia insuliini avastamise eest ainult talle ja Bantingile.

Asjaolu, et MacLeod võitis auhinna ja Best oli töölt lahkunud, ei nõustunud Basting tugevalt ja hakkas avalikult rääkima, kuidas katsed viidi läbi, MacLeodi rolli kohta, unustamata mainimata, millised pulgad pannakse välja tuntud teadlase ratastesse. Suur skandaal tõi kaasa asjaolu, et keegi ei läinud auhinna saamiseks, ja hiljem jagati see nelja teadlase vahel: Basting jagas Besti, Mcleodi ja Collipiga.

Pärast auhinnaga tutvumist otsustas prantsuse teadlane Gray tõestada, et ta on leiutise autor, kelle jaoks tema märkmed võeti tunnistajate juuresolekul välja. Ta rahunes alles pärast seda, kui Leedus sündinud Hermann Minkowski, et sel ajal oli osa Venemaast, kuid elas ja töötas Saksamaal, ütles, et prantslane tuleb kohtusse, et varjata teavet, mis võib päästa rohkem kui ühe elu tuhat inimest.

Narkootikumide tootmine

Alates 1926. aastast on insuliinitootmine laialt levinud, seda on tootnud juhtivad farmaatsiaettevõtted ning hiljuti on ta Venemaal terasetootnud. Algul valmistati hormoon veiste kõhunäärmest, kuid see põhjustas sageli allergiat, kuna see ei langenud kokku inimese kolme aminohappega.

Siis hakkasid nad valmistama sealiha insuliini (erinevus ühes aminohappes), mida inimkeha paremini neelab, kuid ka allergia on võimalik. Seetõttu otsustati toota sünteetilist insuliini, mis oleks inimese täielik analoog. Geenitehnoloogia tuli siia päästma, eelkõige biokeemia.

Enne seda tuleb märkida, et kõik valgud on aminohapete fragmentidest kokku pandud polümeerid. Samal ajal on insuliini tootmiseks vajalike polümeeride moodustamisse kaasatud ainult aminohapped, millel on karboksüülrühma ja aminorühma vahel ainult üks süsinikuaatom.

Kuigi on palju aminohappeid, osalevad insuliini moodustamises vaid 51 aminohappejääki, mistõttu hormoon on üks lühimaid valgu ahelaid.

Insuliini saamiseks tuleb aminohapped ühendada rangelt määratletud järjekorras (muidu võite saada molekuli, millel pole midagi pistmist elusorganismi toodanguga), mis tehti katsete ajal.

Mõne aja pärast, geenitehnoloogia ja biokeemia abil, said teadlased korraldada insuliini tootmist, paigutades spetsiaalsesse toitainekeskkonda pärmi ja geneetiliselt muundatud E. coli, mis on võimelised tootma inimese geneetiliselt muundatud insuliini. Toodetud aine kogus oli nii suur, et teadlased kalduvad uskuma, et selline hormooni lahjendamine vahetab peagi loomset insuliini.

Ladustamine

Ametlike andmete kohaselt on diabeetikute arv Venemaal üle kolme miljoni inimese, nii palju tähelepanu pööratakse insuliinitootmisele. Praegu on Venemaal välja töötatud geneetiliselt muundatud insuliini tootmise tehnoloogia. Kuid Venemaa poolt selliste patsientide jaoks toodetud ravimite arv ei ole piisav. Seetõttu ostab riik lisaks Venemaal vabanenud insuliinile tohutu hulga narkootikume välismaal, pakkudes vajalikke tingimusi insuliini ladustamiseks ladudes.

Insuliini hoidmisest Venemaal tuleb märkida, et avamata viaali võib tavaliselt hoida umbes kaks kuni kolm aastat. Et tagada insuliini halvenemine, on väga oluline jälgida insuliini säilitamistingimusi. Enne insuliini säilitamist tuleb arvestada, et ideaalne säilitustemperatuur on 6 kuni 8 ° C.

Insuliini säilitamine on soovitav külgukse külmutuskambrist eemal (külmutamine on vastuvõetamatu, kuna selle struktuur muutub). Mõni tund enne süstimist ja lahjendamist peate selle külmikust välja tõmbama ja toatemperatuuril hoidma.

Avatud viaali hoitakse toatemperatuuril (kuni 25 ° C), eemal päikesevalgusest ja kuumutusseadmetest. Kasutage mitte kauem kui neli nädalat. Kui lahus on muutunud häguseks, on tekkinud sade, see ei ole hea ja tuleb ära visata.

Insuliini ajalugu, kes leiutas insuliini

Mis puudutab mind, siis peaks iga diabeetik teadma oma haiguse ajalugu. Need teadmised annavad täieliku kontrolli haiguse üle ning muudavad selle raviks tõsisemaks. Seetõttu räägime täna insuliinist - peamisest hormoonist, mis kontrollib meie suhkru taset. Käesolevas artiklis vaatleme kogu insuliini uuringu kronoloogiat selle avastamisest (insuliini avastamine) kuni tööstusliku tootmise poole.

Uurimise algus...

Esimene insuliiniga seotud uuring ilmus 1869. aastal. Noor teadlane uuris kõhunääre hiljuti temas ilmunud mikroskoobi abil. Ta juhtis tähelepanu rakkude kummalistele kogunemistele. Hiljem nimetatakse neid Langerhani saarteks. Siis ta ei teadnud, miks nad eksisteerivad, vaid soovitasid, et need on vajalikud seedimise reguleerimiseks. Paul Langergans pühendas oma doktoritöö nendele rakkudele.

Kakskümmend aastat hiljem, 1889. aastal otsustas teatud füsioloog Oskar Minkowski ümber lükata kõhunäärme kõik uuringud ja tõestada, et sellel ei ole mingit pistmist seedimisega. Ta eemaldas koeralt nääre, kuid mõne päeva pärast märkas ta, et koos uriiniga vabastati suhkur ja suhkur. Siis sidusid teadlased esimest korda kõhunäärme diabeediga. Muide, Minkowski ei saanud kunagi teaduslikes ringkondades kuulsaks ega teinud enam olulisi avastusi. Võib-olla ta ei nõustunud kunagi asjaoluga, et ta oli halva looma ründanud...

Insuliini avastus

1900. aastal kinnitas L.V. Sobolev teaduslikult, et Langerhani saared eraldavad teatud hormooni, mis reguleerib organismis süsivesikuid. Ta pakkus välja ka meetodi selle hormooni saamiseks vastsündinud loomadelt, kuna nende saarekesed on väga hästi arenenud. Kõige huvitavamaks oleks see, et Sobolev töötas Pavloviga samas laboris. Liiga tihe teadusmaailm, mis ei ütle...

Järgnevatel aastakümnetel püüdsid paljud teadlased suhkurtõve raviks kõhunäärme hormoonist (siis insuliini nimi ei ilmunud). Teadlaste juhid, kes ei uskunud uurimise tõsidusesse, takistasid ühel teadlasel, Kleinerit ennetas Esimese maailmasõja ajal, avaldas Rumeenia teadlane Paulesco oma uuringu, kuid ei edasi arendanud selle eraldamise meetodeid.

Ja ainult 1922. aastal suutis Toronto Ülikooli teadlaste rühm teha esimese insuliini süstimise 14-aastase diabeediga poisi. Sellele eelnesid koertega tehtud eksperimentid, mis põhinesid Sobolevi uuringul. Teadlasi, kes tegid selle teadusliku läbimurde, nimetati Banting, Mcleod, Best ja Collip.

Insuliini ajalugu. Vaata minevikku

Rahvusvahelise diabeedi Föderatsiooni andmetel on praegu 542 000 alla 14-aastast last, 415 miljonit täiskasvanut ja 2040. aastaks ulatub diabeediga inimeste arv 642 miljonini 1.

Diabeediga inimeste arvu suurenemine on kindlasti seotud elustiili muutustega (kehalise aktiivsuse vähenemine), toitumisharjumustega (kergesti seeduvate süsivesikute, loomsete rasvade sisaldusega toiduainete söömine), kuid samal ajal näitab see, et tänu kaasaegsele suhkru vähendamisele ravimid, haiguse tõrjemeetodite loomine, suhkurtõve tüsistuste diagnoosimiseks ja raviks kasutatavate algoritmide väljatöötamine, diabeediga inimeste oodatav eluiga on samuti suurenenud, rääkimata selle kvaliteedi parandamisest _________

Inimkond on diabeedi kohta teadnud 3,5 tuhande aasta jooksul (nagu on teada, on esimene haigust kirjeldav traktsioon, Egiptuse papüür Herbes, pärinev 1500. eKr.), Kuid selle raske haiguse ravis esines ainult umbes 90 inimest. aastaid, mil diabeet, sealhulgas esimene tüüp, enam ei olnud surmanuhtlus.

Insuliini loomise eeldused

Juba 19. sajandil täheldati diabeediga surnud patsientide lahkamise ajal, et kõikidel juhtudel oli kõhunääre tõsiselt kahjustatud. Saksamaal avastas Paul Langergans 1869. aastal, et pankrease kudedes on teatud rakurühmi, mis ei ole seotud seedetrakti ensüümide tootmisega.

Aastal 1889 Saksamaal tõestasid eksperimentaalselt füsioloog Oscar Minkowski ja arst Joseph von Mehring, et pankrease eemaldamine koertel viib diabeedi tekkeni. See võimaldas neil eeldada, et kõhunäärmes eritub teatud aine, mis vastutab organismi metaboolse kontrolli eest 2. Minkowski ja Meringa hüpotees leidis uusi ja uusi kinnitusi ning 20. sajandi esimesel kümnendil, uurides suhkruhaiguse ja kõhunäärme saarte vahelist Langerhani saarekest, endokriinsekretsiooni avastamist, tõestati, et teatav Langerhans'i saarekeste rakkude poolt sekreteeritav aine mängib juhtivat rolli süsivesikute metabolismi reguleerimisel 3. Idee tekkis, et kui seda ainet eraldatakse, võib seda kasutada suhkurtõve raviks, aga Minkowski ja Merkingi katsete jätkamise tulemusi, kui koertele pärast kõhunäärme eemaldamist manustati ekstrakti, mis mõnel juhul põhjustas glükosuuria vähenemist, ei olnud reprodutseeritavad, ja ekstrakti enda sissetoomine põhjustas temperatuuri tõusu ja muid kõrvaltoimeid.

Euroopa ja Ameerika teadlased, nagu Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4, Israel Kleiner, kasutasid pankrease väljavõtte kasutuselevõtmist diabeetikutele, kuid tänu suurele kõrvaltoimete ja rahastamisega seotud probleemidele ei suutnud nad katseid lõpule viia.

Frederick Bantingi idee

1920. aastal püüdis 22-aastane kirurg Frederick Banting avada oma praktika väikese Kanada linna juures, õpetades seda Lääne-Ontario ülikoolis. Esmaspäeval, 31. oktoobril pidi Banting üliõpilastele rääkima süsivesikute ainevahetusest - teema, milles ta ise ei olnud tugev, ja selleks, et paremini ette valmistada, luges Banting hiljuti M. Barroni artiklit, mida kirjeldati pühapäeva õhtul, kus ta kirjeldas kõhunäärme blokaadi. duktaalsed sapikivid ja sellest tulenev atsinaarsete rakkude atroofia (eksokriinse funktsiooni eest vastutavad rakud) 2. Samal õhtul kirjutas Banting oma ideele: “Kannatšekanalite sidumine koertele. Oodake akinite atroofiat, eraldage salajas olevate rakkude saladus, et hõlbustada glükoosuuriat. ”5 Nii et Banting läks praktikasse, jättes Toronto ülikooli, tema alma mater, kus ta pöördus professori John MacLeodi poole, kes on üks juhtivaid süsivesikute ainevahetuse eksperte. Kuigi professor aktsepteeris Bantingi ideed ilma entusiasmita, tõi ta välja minimaalse varustuse ja 10 koera kirurgile. Assistant Bantingist sai palju õpilast Charles Best. 1921. aasta suvel algas katse.

Banting ja Best alustasid oma uuringuid pankrease eemaldamisega koertel. Mõnedel loomadel eemaldasid teadlased kõhunäärme, teistes nad ligeerisid pankrease kanalit ja eemaldasid mõne aja pärast näärme. Seejärel asetati atroofiline kõhunäärme hüpertoonilisse lahusesse ja külmutati. Pärast sulatamist saadud aine manustati koertele, kellel oli eemaldatud pankrease ja diabeedi kliiniku. Teadlased on registreerinud glükoositaseme vähenemise, parandades loomade heaolu. Professor MacLeod oli tulemuste suhtes muljet avaldanud ja otsustas jätkata tööd, et tõestada, et Bantingi ja Besti pankrease ekstrakt tõesti toimib.

Veiste kõhunääre kasutamisega seotud uute katsete tulemused on võimaldanud mõista, et ilma pankrease kanali keerulise ligeerimise protseduurita on võimalik teha.

1921. aasta lõpus liitus uurimisgrupiga biokeemik Bertin Collip. Sellega, kasutades fraktsioneerivat sadestamist erinevate kontsentratsioonidega alkoholi ja muid puhastamismeetodeid, saadi pankrease saarekeste ekstraktid, mida oleks võimalik inimkehasse ohutult sisse viia. See on tõhus ja mittetoksiline aine ning seda kasutati esimestes kliinilistes uuringutes 6.

Kliinilised uuringud

Alguses koges Banting ja Best saadud insuliini. Ravimi kasutuselevõtu tulemusena tundsid mõlemad nõrkust, pearinglust, kuid ravimi toksilist mõju ei täheldatud.

Esimene diabeediga patsient, kes sai insuliini 11. jaanuaril 1922. sai 14-aastane poiss Leonard Thompson. Pärast esimest 15 ml insuliini süstimist ei esinenud olulisi muutusi patsiendi seisundis, glükoosi tase veres ja uriinis vähenes veidi, lisaks tekkis patsiendil steriilne abscess. 23. jaanuaril viidi läbi korduv süstimine ning vastuseks patsiendi veresuhkru tasemele normaliseerus glükoosi ja ketoonide sisaldus uriinis, poiss ise märkis oma terviseseisundi paranemist 7.

Üks esimesi insuliini saanud patsiente oli USA ülemkohtu juht Elizabeth Heges Goshet. Üllatuslikult oli enne insuliinravi alustamist suhkurtõbi 4 aastat ja ravi, mis võimaldas tal elada tänaseni, oli äge toitumine (umbes 400 kcal päevas). Elizabeth elas insuliinravi kuni 73-aastaseks ja tal oli kolm last.

Nobeli preemia

1923. aastal andis Nobeli komitee auhinna füsioloogia ja meditsiini valdkonnas Bantingile ja MacLeodile, see juhtus vaid 18 kuud pärast esimest aruannet Ameerika Arstide Assotsiatsiooni koosolekul. See otsus on teravdanud juba teadlaste vahelisi keerulisi suhteid, sest Banting uskus, et McLeodi panus insuliini leiutamisse oli väga liialdatud, Bantingi sõnul pidi auhind olema jagatud tema ja tema assistendi vahel. Õigluse taastamiseks jagas Banting oma osa auhinnast Best ja MacLeod koos biokeemikuga Collip 8.

Bantingi, Besti ja Collipi omanduses oleva insuliini loomise patent müüs Toronto ülikoolile 3 dollarit. 1922. aasta augustis sõlmiti ravimifirma Eli Lilly ja C o koostöökokkulepe, mis aitas luua uimastite tootmise tööstuslikul tasandil.

Insuliini leiutamisest on möödunud üle 90 aasta. Selle hormooni ravimeid parandatakse alates 1982. aastast, patsiendid on juba saanud iniminsuliini ja 90-ndatel ilmnesid iniminsuliini analoogid - ravimid erineva kestusega, kuid me peame meeles pidama inimesi, kes seisid selle ravimi alguses, mis säästab iga päev miljoneid inimesi. inimesed

Insuliini avastamise ajalugu

Insuliin kui peptiidhormoon, mis on toodetud Langerhani pankrease saarekeste beetarakkudes. Glükoosimolekulide rakumembraanide läbilaskvuse tagamine selle põhifunktsioonina. Insuliinipreparaatide klassifikatsioon ja selle kättesaamine.

Saada oma hea töö teadmistebaas on lihtne. Kasutage allolevat vormi.

Õpilased, kraadiõppe üliõpilased, noored teadlased, kes kasutavad oma teadmiste baasi õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Postitatud http://www.allbest.ru/

Sissejuhatus

Insulimn (lat. Insula - saar) - peptiidhormoon, moodustub pankrease Langerhans'i saarekeste beetarakkudes. See mõjutab metabolismi peaaegu kõikides kudedes.

Insuliini põhiülesanne on tagada glükoosimolekulide rakumembraanide läbilaskvus. Lihtsustatud vormis võib öelda, et mitte ainult süsivesikud, vaid ka kõik toitained jagunevad lõpuks glükoosiks, mida kasutatakse teiste süsinikku sisaldavate molekulide sünteesimiseks ja mis on ainus kütuseliik rakujaamadele - mitokondrid. Ilma insuliinita langeb rakumembraani läbilaskvus glükoosile 20 korda ja rakud surevad nälga ning veres lahustunud suhkru mürgib keha.

1. tüüpi suhkurtõve patogeneesi võtmetegur on beeta-rakkude hävimisest tingitud insuliini sekretsiooni kahjustus - absoluutne insuliinipuudus. Insuliini mõju koe - suhtelise insuliini puudulikkuse - rikkumisele on oluline koht II tüüpi diabeedi arengus.

Insuliini avastamise ajalugu

Insuliini avastamise ajalugu on seotud Vene arsti I.M. nimega. Sobolev (19. sajandi teine ​​pool), kes tõestas, et suhkru taset inimveres reguleerib kõhunäärme eriline hormoon.

1922. aastal tutvustati loomade kõhunäärmest isoleeritud insuliini esmakordselt kümneaastasele diabeetikule. tulemus ületas kõik ootused ja aasta hiljem vabastas Ameerika firma Eli Lilly esimese loominsuliini preparaadi.

Pärast esimese tööstusliku insuliinipartii saamist on lähiaastatel läbinud suure tee selle eraldamiseks ja puhastamiseks. Selle tulemusena sai hormoon I tüüpi diabeediga patsientidele kättesaadavaks. insuliinhormooni kõhunäärme membraan

1935. aastal optimeeris Taani teadlane Hagedorn insuliini toimet kehas, pakkudes välja pikaajalist ravimit.

Esimesed insuliini kristallid saadi 1952. aastal ja 1954. aastal krüpteeris Inglise biokeemik G.Senger insuliini struktuuri. Meetodite väljatöötamine hormooni puhastamiseks teistest hormonaalsetest ainetest ja insuliini lagunemisproduktidest võimaldas saada homogeenset insuliini, mida nimetatakse ühekomponendiliseks insuliiniks.

70ndate alguses. Nõukogude teadlased A. Yudaev ja S. Shvachkin pakkusid välja insuliini keemilise sünteesi, kuid selle sünteesi rakendamine tööstuslikus mastaabis oli kallis ja kahjumlik.

Tulevikus paranes järk-järgult insuliinide puhastusaste, mis vähendas insuliinialergiate, neerufunktsiooni kahjustuse, nägemishäirete ja immuunsusinsuliini resistentsuse tekitatud probleeme. Kõige efektiivsem hormoon oli vajalik suhkurtõve asendusraviks - homoloogne insuliin, st iniminsuliin.

80-ndatel aastatel võimaldasid molekulaarbioloogia edusammud sünteesida mõlemad E. coli abil kasutatavad iniminsuliini ahelad, mis seejärel ühendati bioloogiliselt aktiivse hormoonimolekuliga, ning rekombinantse insuliini saadi Vene Teaduste Akadeemia Bioorgaanilise Keemia Instituudis, kasutades E. coli geneetiliselt muundatud tüvesid.

Afiinsuskromatograafia kasutamine vähendas preparaadis oluliselt insuliini sisaldavate saastavate valkude sisaldust. Selliste valkude hulka kuuluvad proinsuliin ja osaliselt lõhustatud proinsuliinid, mis on võimelised indutseerima antiinsuliini antikehade tootmist.

Iniminsuliini kasutamine ravi algusest vähendab allergiliste reaktsioonide esinemist. Iniminsuliin imendub kiiremini ja sõltumata ravimi vormist on toime lühem kui loominsuliin. Inimese insuliinid on vähem immunogeensed kui sealiha, eriti veiste ja sigade segud.

Insuliinitüübid

Insuliinipreparaadid erinevad puhastusastme poolest; saamise allikas (veis, siga, inimene); insuliini lahusele lisatud ained (selle toime pikendamine, bakteriostaatikumid jne); kontsentratsioon; pH väärtus; võimalus segada ICD-d SDI-ga.

Insuliinipreparaadid varieeruvad allika järgi. Siga ja veise insuliin erineb inimese aminohapete koostises: veis kolmest aminohappest ja sea ühest. Ei ole üllatav, et veiste insuliiniga ravimisel tekivad kõrvaltoimed palju sagedamini kui sigade või iniminsuliinidega ravimisel. Neid reaktsioone väljendatakse immunoloogilise insuliiniresistentsuse, insuliini allergia, lipodüstroofia (subkutaanse rasva muutus süstekohal) puhul.

Hoolimata veiste insuliini ilmsetest puudustest on seda maailmas veel laialdaselt kasutatud. Ja veel, immunoloogiliselt on veiste insuliini puudused ilmsed: mingil juhul ei ole soovitatav seda määrata patsientidele, kellel on äsja diagnoositud suhkurtõbi, rasedad naised või lühiajaline insuliiniravi, näiteks perioperatiivsel perioodil. Veiste insuliini negatiivseid omadusi säilitatakse ka juhul, kui neid kasutatakse segus sigadega, mistõttu ei tohiks nende kategooriate patsientide raviks kasutada ka segatud (sigade ja veiste) insuliini.

Iniminsuliini preparaadid keemilise struktuuri jaoks on täielikult identsed iniminsuliiniga.

Iniminsuliini saamiseks vajaliku biosünteetilise meetodi peamine probleem on lõppsaaduse täielik puhastamine kasutatud mikroorganismide ja nende metaboolsete toodete väikseimatest lisanditest. Uued kvaliteedikontrolli meetodid tagavad, et inimese biosünteetiline insuliin ei sisalda kahjulikke lisandeid; seega vastab nende puhastusaste ja glükoosi alandav efektiivsus kõige kõrgematele nõuetele ja on peaaegu samad. Mis tahes soovimatud kõrvaltoimed, sõltuvalt lisanditest, ei sisalda need ravimid insuliini.

Praegu kasutatakse meditsiini praktikas kolme tüüpi insuliini:

- lühikese ulatusega kiire toime algus;

- tegevuse keskmine kestus;

- pika toimimise aeglane mõju.

Tabel 1. Kaubanduslike insuliinipreparaatide omadused

Näited (kaubanimed)

Metüülparabeen m-kresooli fenool

NaCl glütseriin Na (H) PO4 Na-atsetaat

Inimene Pork Bull

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS süstepreparaat (NSVL, enam toodetud)

Inimene Pork Bull

Protafaan-NM, Humulin-N Protafaan-MS protamiin-insuliin (NSVL, ei ole enam toodetud)

Inimene Pork Bull

Monotard-NM, Humulin-tsink Monotard-MS, Lente-MS Lente

Lühitoimeline insuliin (ICD) - regulaarne insuliin - on lühitoimeline kristalne tsink-insuliin, mis lahustub neutraalses pH-s, mille mõju areneb 15 minuti jooksul pärast subkutaanset manustamist ja kestab 5-7 tundi.

Esimene pikendatud insuliin (SDI) loodi 30ndate lõpus, nii et patsiendid said süstida harvemini kui ainult ICD kasutamisel, võimaluse korral üks kord päevas. Toimeaja pikendamiseks modifitseeritakse kõiki teisi insuliinipreparaate ja lahustatakse neutraalses keskkonnas suspensiooni. Need sisaldavad protamiini fosfaatpuhvris - protamiintsink-insuliin ja NPH (neutraalne protamiin Hagedorn) - NPH-insuliin või erinevad tsinkikontsentratsioonid atsetaatpuhvris - insuliin ultralente, lint, seitsmekümnendik.

Keskmise kestusega insuliinipreparaadid sisaldavad protamiini, mis on keskmine m. 4400, mis sisaldab rohkelt arginiini ja mis on saadud vikerforellist. Kompleksi moodustamiseks on vaja protamiini ja insuliini suhet 1:10. pärast subkutaanset manustamist hävitavad proteolüütilised ensüümid protamiini, võimaldades insuliini imenduda.

NPH-insuliin ei muuda sellega segatud regulatiivse insuliini farmakokineetilist profiili. NPH-insuliin on eelistatavam kui insuliinlint, mis on tavalise insuliini sisaldavate terapeutiliste segude keskmise kestuse komponent.

Fosfaatpuhvris moodustavad kõik insuliinid tsinkiga kergesti kristalle, kuid ainult veiste insuliini kristallid on piisavalt hüdrofoobsed, et tagada ultralentele iseloomuliku insuliini aeglane ja püsiv vabanemine. Tsinkinsuliini tsinkkristallid lahustuvad kiiremini, toime avaldub varem, toime kestus on lühem. Seetõttu ei ole ravimit ultralente, mis sisaldab ainult seainsuliini. Monokomponentset seainsuliini toodetakse insuliinisuspensiooni, insuliini neutraalse, insuliinisofaani, insuliinaminokinuriidi nime all.

Insuliinlint on 30% insuliini insuliini segu (amorfne insuliini sade tsinkioonidega atsetaatpuhvris, mille mõju hajub suhteliselt kiiresti) 70% insuliiniga ultralente (halvasti lahustuv kristalne tsinkinsuliin, millel on viivitatud algus ja pikaajaline toime). Need kaks komponenti annavad kombinatsiooni suhteliselt kiire imendumise ja stabiilse pikaajalise toimega, muutes insuliini lindi mugavaks terapeutiliseks aineks.

Insuliini tootmine

Iniminsuliini võib valmistada neljal viisil:

1) täielik keemiline süntees;

2) kaevandamine inimese kõhunäärmest (mõlemad meetodid ei sobi ebaefektiivsuse tõttu: esimese meetodi ebapiisav areng ja teise meetodi abil masstootmise toorainete puudumine);

3) poolsünteetilise meetodiga, kasutades aminohappe alaniini B-ahela asendis 30 ensüüm-keemilist asendust seainsuliinis koos treoniiniga;

4) geenitehnoloogiate biosünteetiline meetod. Kaks viimast meetodit võimaldavad saada kõrge puhtusastmega iniminsuliini.

Praegu saadakse iniminsuliini peamiselt kahel viisil: sealiha insuliini modifitseerimisel sünteetilise ensümaatilise meetodiga ja geenitehnoloogia meetodil.

Insuliin oli esimene kaubanduslikul eesmärgil saadud rekombinantse DNA tehnoloogia abil saadud valk. Geneetiliselt muundatud iniminsuliini saamiseks on olemas kaks peamist lähenemisviisi.

Esimesel juhul toodavad eraldi (erinevad tootjate tüved) mõlemad ahelad, millele järgneb molekuli voltimine (disulfiidsildade moodustumine) ja isovormide eraldamine.

Teises, preparaadis prekursori (proinsuliini) vormis, millele järgneb ensümaatiline jaotumine trüpsiini ja karboksüpeptidaasiga B hormooni aktiivseks vormiks. Praegu on kõige eelistatumaks saada insuliin prekursorina, tagades disulfiidsildade õige sulgemise (ahelate eraldi tootmise korral viiakse läbi järjestikused denatureerimise tsüklid, isovormide eraldamine ja renaturatsioon).

Mõlemal juhul on võimalik nii individuaalselt saada lähtekomponente (A ja B ahelad või proinsuliin) kui ka hübriidvalkude osana. Lisaks A- ja B-ahelatele või proinsuliinile võib hübriidvalkude koostises esineda:

- kandjavalku, mis transpordib sulandvalku raku või söötme periplasmaatilisse ruumi;

- afiinsuskomponent, mis suuresti hõlbustab hübriidvalgu valimist.

Samal ajal võivad mõlemad komponendid esineda samaaegselt hübriidvalgu koostises. Lisaks võib hübriidvalkude loomisel kasutada mitmemõõtmelisuse põhimõtet (see tähendab, et hübriidvalgus on mitu sihtmärk-polüpeptiidi koopiat), mis võimaldab märksa produkti saagist oluliselt suurendada.

Ühendkuningriigis sünteesiti mõlemad iniminsuliini ahelad kasutades E. coli, mis seejärel ühendati bioloogiliselt aktiivse hormoonmolekuliga. Selleks, et üheahelaline organism sünteesiks insuliinimolekule oma ribosoomidel, on vaja seda varustada vajaliku programmiga, st hormoongeeni sisestamisega.

Keemiliselt saadakse insuliini geeniprogrammi biosünteesi prekursor või kaks geeni, programmeerides eraldi insuliinikettide A ja B biosünteesi.

Järgmine etapp on insuliini prekursori (või ahela geenide) geeni lisamine E. coli genoomi, mis on eriline E. coli tüvi, mida kasvatatakse laboritingimustes. Seda ülesannet teostab geenitehnoloogia.

E.coli'st eraldatakse sobiva restriktsiooniensüümiga plasmiid. Sünteetiline geen sisestatakse plasmiidi (kloonitakse E. coli p-galaktosidaasi funktsionaalselt aktiivse C-terminaalse osaga). Selle tulemusena omandab E.coli võime sünteesida valgu ahelat, mis koosneb galaktosidaasist ja insuliinist. Sünteesitud polüpeptiidid lõhustatakse ensüümist keemiliselt ja seejärel puhastatakse. Bakterites sünteesitakse bakteriraku kohta umbes 100 000 insuliinimolekuli.

E. coli poolt toodetud hormooni aine olemus määratakse kindlaks, milline geen on sisestatud üheahelalise organismi genoomi. Kui insuliini prekursori geen kloonitakse, sünteesib bakter insuliini prekursorit, mis seejärel allutatakse restriktsiooniensüümi töötlusele, et eemaldada eelsoodumus C-peptiidi eraldamisega, mille tulemuseks on bioloogiliselt aktiivne insuliin.

Puhastatud inimese insuliini saamiseks viiakse biomassist eraldatud hübriidvalk keemilisele ensümaatilisele transformatsioonile ja sobivale kromatograafilisele puhastamisele (frontaalne, geeli läbilaskvus, anioonvahetus). Rekombinantne insuliin saadi RAS-i instituudis, kasutades geneetiliselt muundatud E. coli tüvesid. Eelkäija, hübriidvalk, mis on väljendatud 40% ulatuses kogu raku valgust, mis sisaldab preproinsuliini, vabaneb kasvatatud biomassist. Selle muundamine insuliiniks in vitro viiakse läbi samas järjestuses nagu in vivo - juhtiv polüpeptiid eraldatakse, preproinsuliin muudetakse oksüdatiivse sulfitolüüsi etappidena insuliiniks, millele järgneb kolme disulfiidsideme redutseeriv sulgemine ja C-peptiidi sidumise ensümaatiline eraldamine. Pärast mitmeid kromatograafilisi puhastusi, kaasa arvatud ioonivahetus, geel ja HPLC (kõrgefektiivne vedelikkromatograafia), saadakse kõrge puhtusastmega ja loodusliku aktiivsusega iniminsuliin.

Võib kasutada tüve, millel on fusioonvalku ekspresseeriv plasmiidiga varustatud nukleotiidjärjestus, mis koosneb lineaarsest proinsuliinist ja Staphylococcus aureus proteiinifragmendist A, mis on kinnitatud selle N-otsa külge.

Rekombinantse tüve rakkude küllastunud biomassi kasvatamine tagab hübriidvalgu tootmise alguse, mille eraldamine ja järjestikune transformatsioon tuubis viib insuliini.

Võimalik on ka teine ​​võimalus: bakteriaalses ekspressioonisüsteemis ilmneb fusioon rekombinantne valk, mis koosneb inimese proinsuliinist ja selle külge kinnitatud polühistidiini sabast metioniini jäägi kaudu. See isoleeritakse, kasutades kelaat-kromatograafiat Ni-agaroosi kolonnidel inklusioonikehadest ja digereeritakse tsüanogeenbromiidiga.

Eraldatud valk on S-sulfoonitud. Saadud proinsuliini kaardistamine ja massispektromeetriline analüüs, mis on puhastatud ioonivahetuskromatograafiaga anioonivahetusel ja RP (pöördfaasi) HPLC-l (kõrgsurvevedelikkromatograafia), näitavad disulfiidsildade olemasolu, mis vastavad natiivse inimese proinsuliini disulfiidsildadele.

Hiljuti on pööratud suurt tähelepanu rekombinantse insuliini valmistamise korra lihtsustamisele geenitehnoloogia meetoditega. Näiteks on võimalik saada fusioonvalk, mis koosneb interleukiini 2 liiderpeptiidist, mis on kinnitatud proinsuliini N-otsa lüsiinijäägi kaudu. Valk ekspresseeritakse efektiivselt ja paikneb inklusioonkehades. Pärast isoleerimist lõhustatakse valk trüpsiiniga, et toota insuliini ja C-peptiidi.

Saadud insuliin ja C-peptiid puhastati RP HPLC abil. Fusioonistruktuuride loomisel on kandjavalgu ja sihtpolüpeptiidi massisuhe väga oluline. C-peptiidid on ühendatud pea-saba põhimõttega, kasutades aminohappevahendeid, mis kannavad Sfi I restriktsioonisaiti ja kahte arginiinijääki speisseri alguses ja lõpus, et järgnevaks valguks lõhustada trüpsiiniga. HPLC lõikamissaadused näitavad, et C-peptiidi lõhustamine on kvantitatiivne ja see võimaldab kasutada multimeersete sünteetiliste geenide meetodit, et saada sihtmärk-polüpeptiide tööstuslikus mastaabis.

Järeldus

Suhkurtõbi on krooniline haigus, mida põhjustab absoluutne või suhteline insuliinipuudus. Seda iseloomustab süsivesikute sügav metaboolne häire, millel on hüperglükeemia ja glükosuuria, samuti mitmed geneetilised ja välised tegurid.

Seni on insuliin radikaalne ja enamikul juhtudel ainus viis diabeediga inimeste elu ja puude säilitamiseks. Enne insuliini saamist ja manustamist kliinikusse 1922-1923. I tüüpi diabeediga patsiendid ootasid letaalset tulemust ühe kuni kahe aasta jooksul alates haiguse algusest, hoolimata kõige nõrgema toitumise kasutamisest. I tüüpi suhkurtõvega patsiendid vajavad insuliiniga elukestvat asendusravi. Insuliini regulaarse sissetoomise erinevatel põhjustel lõppemine põhjustab komplikatsioonide kiiret arengut ja patsiendi peatset surma.

Praegu on diabeedi levimus kardiovaskulaarsete ja onkoloogiliste haiguste järel 3. kohal. Maailma Tervishoiuorganisatsiooni andmetel on enamiku maailma piirkondade diabeedi levik täiskasvanud elanikkonna seas 2-5% ja on kalduvus suurendada patsientide arvu peaaegu kaks korda iga 15 aasta järel. Hoolimata ilmsest edusammudest tervishoiu valdkonnas suureneb insuliinisõltuvate patsientide arv igal aastal ja praegu on Venemaal ainult umbes 2 miljonit inimest.

Inimese geneetilise insuliini ravimite loomine avab uusi võimalusi paljude diabeetoloogia probleemide lahendamiseks Venemaal, et päästa miljoneid diabeediga inimeste elu.

1. Biotehnoloogia: ülikoolide õpik / ed. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Kõrgkool, 1987, lk 15-25.

2. Geneetiliselt muundatud iniminsuliin. Kromatograafilise eraldamise tõhususe parandamine, kasutades bifunktsionaalsuse põhimõtet. / Romanchikov, A.B., Yakimov, S. A., Klyushnichenko, V.E., Arutunyan, A.M., Vulfson, A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997 - 23, nr 2

3. Egorov N. S., Samuilov V. D. Kaasaegsed meetodid mikroorganismide tööstuslike tüvede loomiseks // Biotehnoloogia. Prince 2. M.: Kõrgkool, 1988. 208 lk.

4. Trüpsiini ja karboksüpeptidaasi B immobiliseerimine modifitseeritud silikoonidel ja nende kasutamine rekombinantse inimese proinsuliini muundamiseks insuliiniks. / Kudryavtseva N. E., Zhigis L.S., Zubov V.P., Vulfson A.I, Maltsev K.V., Rumsh L.D. // Keemilised ravimid. J., 1995 - 29, nr 1, lk 61-64.

5. Farmatseutilise biotehnoloogia alused: uuringu juhend / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev. - Rostov-on-Don: Phoenix; Tomsk: kirjastus NTL, 2006.

6. Insuliinifragmentide süntees ja nende füüsikalis-keemiliste ja immunoloogiliste omaduste uurimine. / Panin L. E., Tuzikov F. V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997–23, nr 12, lk 953–960