Nutzung von Bakterien zur Herstellung von Insulin

Entdeckung von Insulin

Zwei Wissenschaftler, Frederick Bantin und Charles Best, entdeckten, dass Insulin das Hormon ist, das Diabetikern fehlt, und entdeckten einen Weg, es aus der Bauchspeicheldrüse von Tieren zu gewinnen , aber die durch Chemie allein produzierten Mengen waren gering und reichten für die damaligen Patienten nicht aus, bis sie in den siebziger Jahren entdeckten, wie man Bakterien zur Insulinproduktion nutzen kann. Dies geschieht durch eine Veränderung auf genetischer Ebene.

Tierisches Insulin blieb bis in die 1980er Jahre im Einsatz. Da Patienten auf der ganzen Welt zur Behandlung von Diabetes auf Insulin aus Schweinen und Kühen angewiesen waren, war dessen Zusammensetzung trotz großer Ähnlichkeit nicht mit Humaninsulin identisch, weshalb einige Patienten unter allergischen Reaktionen litten. Dies ist auf die unterschiedliche Zusammensetzung der beiden Insulinarten zurückzuführen.

Nutzung von Bakterien zur Herstellung von Insulin

Insulin wird mithilfe rekombinanter DNA-Technologie hergestellt. Dabei fügen Wissenschaftler menschliche Gene in das genetische Material von Bakterien ein, die später als rekombinante Bakterien bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um Bakterien, die das vom menschlichen Gen kodierte Protein produzieren können. Bei diesem Prozess bauen Wissenschaftler das menschliche Insulin-Gen im Labor auf und entfernen dann ein Der Ring der DNA des Bakteriums wird als Plasmid (auf Englisch: Plasmid) bezeichnet, dann fügen sie das menschliche Gen ein und so wird das menschliche Gen Teil des genetischen Materials der Bakterien. Danach geben sie das Plasmid zurück Anschließend werden diese rekombinanten Bakterien in große Fermentationstanks gegeben, und dort beginnen die rekombinanten Bakterien mit der Produktion von Humaninsulin. Anschließend erhalten die Wissenschaftler hergestelltes Insulin, das von Verunreinigungen gereinigt und für die Behandlung verwendet wird.

Organismen, die zur Herstellung von Insulin verwendet werden

Es gibt viele Proteinmedikamente, die mit der sogenannten rekombinanten DNA-Technologie hergestellt werden, und zu den lebenden Organismen, die zur Herstellung verschiedener Medikamente wie Insulin verwendet werden, gehört Escherichia coli, das viele Vorteile hat, einschließlich der hohen Wachstumsrate und der Einfachheit der Wachstumsanforderungen. Einfache Handhabung im Labor, hohe Produktivität und geringe Nutzungskosten. Zu den weiteren dabei verwendeten Organismen gehören auch eine Hefeart namens Saccharomyces cerevisiae und gentechnisch veränderte Pflanzen (auf Englisch: Transgene Pflanzen), wie es bei den Ölsaaten der Fall ist die Mausohrkresse (auf Englisch: Arabidopsis thaliana).

Arten von Insulin

Es gibt verschiedene Arten von Insulin, die zur Behandlung von Diabetes eingesetzt werden, darunter die folgenden:

• Schnell wirkendes Insulin: Schnell wirkendes Insulin beginnt seine Wirkung etwa 15 Minuten nach der Injektion, seine Konzentration im Blut erreicht nach etwa einer Stunde seinen höchsten Wert und seine Wirkung hält zwei bis vier Stunden an. Beispiele für diese Art von Insulin sind: Insulin lispro ( auf Englisch: schnell wirkendes Insulin).
• Kurzwirksames Insulin: Kurzwirksames Insulin beginnt etwa 30 Minuten nach der Injektion zu wirken und erreicht nach etwa 2–3 Stunden den höchsten Wert im Blut, wo seine Wirkung 3–6 Stunden anhält. Beispiele für diesen Typ sind: Normalinsulin .
• Mittelwirksames Insulin: Mittelwirksames Insulin beginnt etwa 2–4 ​​Stunden nach seiner Injektion zu wirken, seine Konzentration erreicht den höchsten Wert im Blut nach etwa 4–12 Stunden und seine Wirkung hält 12–18 Stunden an. Beispiele dieser Art: Insulin ( NPH).
• Langwirksames Insulin: Langwirksames Insulin beginnt mehrere Stunden nach der Injektion zu wirken und hält bei Bedarf sowohl mit schnell wirkendem als auch mit kurz wirkendem Insulin an Englisch: Glargine), Detemir (auf Englisch: Detemir) und Degludec (auf Englisch: Degludec).
• Schnell wirkendes inhalatives Insulin: Dieser Insulintyp erreicht seine höchste Konzentration nach etwa 15–20 Minuten, wirkt noch 2–3 Stunden und wird normalerweise zusammen mit langwirksamem Insulin verwendet.

Andere Arzneimittel, die mit rekombinanter DNA-Technologie hergestellt werden

Es gibt viele Medikamente, die mithilfe rekombinanter DNA-Technologie hergestellt werden, darunter die folgenden:

• Antibiotika: Unter den durch Fermentation gewonnenen Produkten stellen Antibiotika die größte Gruppe dar. Beispiele für Antibiotika, die von Mikroorganismen hergestellt werden, sind: Penicillin, Cephalosporin und Chloramphenicol (auf Englisch: Chloramphenicol), Clindamycin (auf Englisch). : Clindamycin), Vancomycin (auf Englisch: Vancomycin) und Teicoplanin (auf Englisch: Teicoplanin).
• Blutgerinnungsfaktoren: Zu den Blutgerinnungsfaktoren, die mittels rekombinanter DNA-Technologie hergestellt werden, gehören Faktor VIII und Faktor IX. Wird zur Behandlung von Hämophilie verwendet.
• Hormone: Zu den mittels rekombinanter DNA-Technologie hergestellten Hormonen gehören das Wachstumshormon Somatropin und das Hormon Insulin.
• Wachstumsfaktoren: Es wurden viele Wachstumsfaktoren hergestellt, die zur Vorbeugung von Infektionen im Zusammenhang mit Chemotherapie-induzierter Neutropenie, Chemotherapie-induzierter Thrombozytopenie und durch Chemotherapie verursachter Anämie eingesetzt werden. Außerdem regt Erythropoetin, ein von den Nieren produziertes Hormon, die Produktion an rote Blutkörperchen.
• Zytokine: Unter Zytokinen versteht man Moleküle, die Immunzellen aktivieren, deren Wachstum und Differenzierung regulieren und die Entzündungsreaktion stimulieren.
• Enzyme: Wie zum Beispiel das Enzym Dornase alpha, das zur Behandlung von Mukoviszidose eingesetzt wird, und das Enzym Alteplase, das zur Auflösung von Blutgerinnseln eingesetzt wird, die Herzinfarkte, Lungenembolien und Schlaganfälle verursachen können.
• Impfungen: Wie der Grippeimpfstoff und der Hepatitis-B-Impfstoff.