如何製造/醫藥/胰島素
-
弗雷德里克·班廷，胰島素的發現者 -
牛胰島素的廣告 -
用皮下注射針注射的胰島素藥物 -
胰島素的結構
胰島素是一種由胰腺細胞（稱為胰島）產生的激素，它有助於調節血液中的糖（葡萄糖）水平。它透過使體內的細胞能夠吸收和利用葡萄糖作為能量來實現這一點。胰島素對身體正常運作至關重要，因為它有助於身體利用和儲存從食物中獲得的能量。這些細胞不斷地將少量胰島素釋放到體內，但它們會隨著血糖水平升高而釋放大量激素。
當你進食時，你的身體會將食物中的碳水化合物分解成葡萄糖，葡萄糖進入你的血液，從而提高你的血糖水平。作為回應，胰腺會將胰島素釋放到血液中，這有助於你身體的細胞吸收葡萄糖並將其用作能量。胰島素還有助於肝臟將多餘的葡萄糖儲存為糖原，糖原可以根據需要轉化回葡萄糖。患有糖尿病的人難以正常產生或使用胰島素，導致血糖水平升高。這可以透過胰島素注射、口服藥物和生活方式改變（如飲食和鍛鍊）來控制。
在研究人員發現如何生產胰島素之前，患有 1 型糖尿病的人沒有機會過上健康的生活。然後在 1921 年，加拿大科學家弗雷德里克·G·班廷和查爾斯·H·貝斯特成功地從狗的胰腺中純化了胰島素。研究人員繼續改進胰島素，但基本的生產方法在幾十年內保持不變。胰島素是從牛和豬的胰腺中提取並純化的。這些動物的胰島素化學結構與人胰島素只有微小的差異，這就是為什麼它在人體中發揮良好作用的原因。
.jpg)
大腸桿菌 - 胰島素傳統上是透過從豬或牛的胰腺中提取來生產的。然而，這個過程很昂貴並且可能不可靠，因為動物胰島素的供應有限。
因此，研究人員開發了使用生物技術生產胰島素的方法，稱為重組胰島素。重組胰島素與天然存在的激素相同，在體內具有相同的特性和作用。人胰島素在實驗室中常見的細菌體內生長。
大腸桿菌是迄今為止使用最廣泛的細菌型別，但酵母也被使用。然後將細菌在大型發酵罐中培養，在那裡它們會產生胰島素並將其分泌到周圍介質中。然後將胰島素純化並加工以用於醫療治療。使用這種方法生產大量胰島素也相對便宜且高效。
重組胰島素比傳統的動物源性胰島素有幾個優點。它更純淨且更一致，因為它是在受控環境中使用標準化工藝生產的。它也更廣泛地可用，並且可以以更大的產量生產以滿足對胰島素的需求。
- 步驟 1：胰島素基因是一種蛋白質，由兩個獨立的氨基酸鏈組成，一個 A 鏈在 B 鏈之上，它們透過鍵連線在一起。這兩個胰島素基因都是使用限制性內切酶從健康人胰腺的幹細胞中提取的。
- 步驟 2：使用相同的限制性內切酶，將質粒切開以使胰島素基因附著在上面。
- 步驟 3：然後將這兩個胰島素基因插入質粒，質粒是小的環狀 DNA 片段，更容易被宿主 DNA 吸收。這稱為重組質粒。胰島素和質粒使用一種稱為連線酶的特殊酶密封起來。
- 步驟 4：使用稱為轉染的過程，將重組質粒插入到大腸桿菌的一種無害型別中。
- 步驟 5：合成胰島素的細菌然後進行發酵過程。它們在製造廠的大型罐中以最佳溫度培養。
- 步驟 6：培養後，將細胞從罐中取出並使用多種化學物質開啟以提取胰島素基因。首先，新增溶菌酶混合物，它會消化細胞壁的外層，其次新增去垢劑混合物，它會分離脂肪細胞壁膜。第三，新增溴化氰，一種將胰島素鏈從質粒鏈中分離的試劑。
- 步驟 7：然後將兩個胰島素基因鏈混合在一起，並透過還原-氧化反應透過二硫鍵連線起來。新增氧化劑（一種導致氧化或電子轉移的物質）。
- 步驟 8：然後純化 DNA 混合物，以使只有胰島素鏈保留下來。製造商可以透過多種色譜法（或分離）技術來純化混合物，這些技術利用分子電荷、大小和親水性的差異。一些技術包括離子交換柱、反相高效液相色譜和凝膠過濾色譜柱。製造商可以測試胰島素批次以確保沒有細菌的大腸桿菌蛋白質與胰島素混合在一起。他們使用一種可以讓他們檢測大腸桿菌 DNA 的標記蛋白。然後他們可以確定純化過程去除了大腸桿菌細菌。
-
關於如何製造胰島素的總體檢視，放大以檢視細節
