Диссертация (1091787), страница 3
Текст из файла (страница 3)
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР1. Введение.Фармацевтические препараты, получаемые с помощью технологий с рекомбинантнымиДНК, в последнее время становятся все более актуальными. При этом к качеству активныхфармацевтических субстанций (АФС), используемых для производства лекарственныхпрепаратов, должны предъявляться особые требования [1, 2]. Для определения минимальныхколичеств чужеродных для организма человека примесей в генно-инженерных АФСнеобходимы современные высокочувствительные методы анализа.Особенно это актуально для препаратов пожизненной терапии, в частности инсулина.
Поданным Международной федерации диабета в конце 2015 г. в мире насчитывалось 462миллиона больных, а к 2040 г. прогнозируется увеличение количества диабетиков до 592миллионов человек.Во многих странах мира рак занимает второе место после сердечно-сосудистыхзаболеваний в перечне причин смерти. Для химиотерапевтического лечения неходжкинскихлимфом (НХЛ), было предложено использовать препараты на основе производных гистоновкласса Н1, что является перспективным направлением в противоопухолевой терапии.Действие основано на способности этих небольших высококонсервативных белковпроявлять антираковый эффект, внеклеточно и селективно связываясь с фосфолипидамимембран лимфоидных клеток.
Противораковые препараты вводят в больших дозах больнымс ослабленным иммунитетом, поэтому отсутствие иммуногенности является наиболееактуальным при разработке более совершенных и безопасных лекарственных форм.Разработка эффективного и специфичного метода позволяет с высокой степеньюточности оценить качество продукции. Наряду с этим, позволяет создать стандартнуюметодику, для последующего внедрения более совершенных методов контроля качествапродукции в определенное производство генно-инженерных белков, с целью минимизациирисков для населения при применении выпускаемых лекарственных препаратов.82.
Обзор научно-технической литературы.2.1. Инсулин, строение и синтез в клетке.Инсули́н (от лат. insula — остров) — гормон пептидной природы, образуется в бетаклетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние наобмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в сниженииконцентрации глюкозы в крови. Инсулин увеличивает проницаемость плазматическихмембран для глюкозы, активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует образование впечени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того,инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры [3].Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, связанными ковалентнодисульфидными мостиками и содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь состоит из21аминокислотногоостатка,B-цепьобразована30аминокислотнымиостатками.Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остаткицистеина, третья дисульфидная связь расположена в A-цепи.Первоначально он образуется в форме прегормона – одноцепочечного белка, состоящегоиз 109 аминокислотных остатков.
При отщеплении 23-членного сигнального пептидаполучается проинсулин, состоящий из 84 остатков аминокислот. Проинсулин быстрорасщепляется специфическими ферментами, протеазами, в результате чего образуетсямолекула инсулина. Молекула инсулина состоит из двух цепей, связанных ковалентнодисульфидными мостиками, образованными остатками цистеина В7, А7 и В19, А20,соответственно (рисунок 1).
Еще одна внутримолекулярная дисульфидная связь соединяетостатки цистеина в положениях А6 и А11. А-цепь инсулина состоит из 21 аминокислотногоостатка, В-цепь – из 30.Рисунок 1. Первичная структура инсулина человека.9Рисунок 2. Кристаллическая структура инсулина человека.Первичная структура инсулина у разных биологических видов несколько различается,как различается и его важность в регуляции обмена углеводов. В настоящее времяопределена первичная структура инсулина более чем у 25 видов животных. Наиболееблизким к человеческому является инсулин свиньи, который различается с ним всего однимаминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а винсулине человека — треонин; бычий инсулин отличается тремя аминокислотнымиостатками [3].Биосинтез инсулина и его секреция регулируется содержанием глюкозы в плазме крови.Для здоровых взрослых людей концентрация глюкозы в плазме составляет от 3 до 8 мМ, в товремя как при сахарном диабете нарушение углеводного обмена приводит к гипергликемии сувеличением концентрации глюкозы до 25 мМ [4].2.1.1.
Метаболизм глюкозы в организме человека.Основную роль в регуляции углеводного обмена организма играет инсулин. Онстимулирует переработку глюкозы клетками. Почти все ткани и органы (например, печень,мышцы, жировая ткань) способны перерабатывать глюкозу только в его присутствии. Этиткани и органы называются инсулинзависимыми. Другие ткани и органы, как например мозг,не нуждаются в инсулине для того, чтобы перерабатывать глюкозу, и потому называютсяинсулиннезависимыми.Непереработанная глюкоза запасается в печени и мышцах в виде полисахаридагликогена, который в дальнейшем может быть снова превращён в глюкозу. Но для того, чтобыпревратить глюкозу в гликоген, нужен опять-таки инсулин.При недостаточности инсулина (сахарный диабет 1-го типа) или нарушении механизмавзаимодействия инсулина с клетками организма (сахарный диабет 2-го типа) глюкозанакапливается в крови в больших количествах (гипергликемия), а клетки организма (заисключением инсулиннезависимых) лишаются основного источника энергии [5].102.1.2.
Роль инсулина в лечении сахарного диабета.Уменьшение поступления глюкозы особенно опасно для функционирования мозга. Еслибольному диабетом одновременно ввести значительную дозу инсулина, больной можетпотерять сознание вследствие инсулинового шока. В то же время большую опасностьпредставляет и повышение содержания глюкозы в крови, которое может привести кнарушению нормальной деятельности мозга — развитию диабетической комы. Поэтомубольные диабетом вынуждены все время лавировать между двумя этими опасностями,тщательно придерживаясь установленных норм введения инсулина путем ежедневныхинъекций, а также строго соблюдать диету.Различают следующие типы сахарного диабета:1) Инсулинозависимый сахарный диабет (СД I-го типа) характеризуется абсолютнойинсулиновой недостаточностью, это связано с практически полным разрушением β-клетокостровков Лангерганса поджелудочной железы.
Лечение инсулином является единственнымсредством сохранения жизни пациентам с этим диагнозом.2) Инсулинонезависимый сахарный диабет (СД II –го типа) развивается вследствиеинсулинорезистентности – потери чувствительности организма к действию инсулина. Приэтом выработка инсулина в организме значительно повышается, что приводит кпостепенному исчерпыванию резервов поджелудочной железы и, как следствие, квозникновению инсулиновой недостаточности и повышению уровня сахара в крови. В случаеданного диагноза инсулинотерапия может быть необходима для контроля симптоматики икоррекции метаболических расстройств [6, 7].По распространенности сахарный диабет 2-ого типа составляет около 90% в общейструктуре заболеваемости, при этом очень быстрое распространение диабета в обществесвязано с увеличением заболеваемости именно этой формой диабета.
Также возрастает ичисло больных сахарным диабетом 1-ого типа. В 2000 г. в мире было около 150 миллионовдиабетиков. По данным Международной федерации диабета в конце 2015 г. в миренасчитывалось 462 миллиона больных, а к 2040 г. прогнозируется увеличение количествадиабетиков до 592 миллионов человек [8], в то время как еще в 1970-80 гг. в Европе и СШАстрадали диабетом только 1-2% населения, из которых 20% составляли инсулинозависимыебольные. На рисунке 3 приведены данные по распространенности заболевания диабетом вмире по состоянию на 2015 г.
и прогноз на 2040 г., из этих данных следует стремительныйрост количества больных диабетом. Данные приведены для пациентов в возрастве от 20 до79 лет [8].11Рисунок 3. Распространенность заболевания диабетом в мире по состоянию на 2015 г. и прогноз на 2040 г.Данные Международной федерации диабета.А – Африка; B – Европа; C – Ближний Восток и Северная Африка; D – Северная Америка и Карибский бассейн;E – Южная и Центральная Америка; F – Юго-Восточная Азия; G – Западно-Тихоокеанский регион.Рисунок 4.
Процент выявленных случаев диабета в различгых регионах мира в 2015 году и прогноз на 2040год.А – Африка; B – Европа; C – Ближний Восток и Северная Африка; D – Северная Америка и Карибский бассейн;E – Южная и Центральная Америка; F – Юго-Восточная Азия; G – Западно-Тихоокеанский регион; H – мир.Ранее для лечения больных диабетом людей использовался инсулин животногопроисхождения, выделяемый из поджелудочных желез крупного рогатого скота. Однакобыло установлено, что для многих больных такой инсулин оказывается малоэффективным ив ряде случаев приводит к аллергическим реакциям организма.12Лишь в 1922 г. канадские ученые Ф.Бантинг и Ч.Бест выделили человеческий инсулин вчистом виде, а в 1926 г.
Дж. Абель получил кристаллический инсулин, белковая природаинсулина была определена в 1928 г.Инсулин – первый белок, у которого была расшифрована полная первичнаяпоследовательность. В середине 50-х годов XX столетия это удалось сделать английскомуученому Сангеру (инсулин быка), за что ему была присуждена Нобелевская премия.В 1963 – 1964 годах удалось осуществить полный химический синтез инсулина, ипользуядля этого методы классического пептидного синтеза — последовательное соединение междусобой отдельных аминокислот. В период 1966-1969 гг в ряде лабораторий были проведенычастичные синтезы инсулина с использованием классического и твердофазного методов,основная трудность возникала при соединении А и В цепей. Но использование химическогосинтеза не могло покрыть существующие потребности медицины в этом препарате поэтомувначале инсулин выделяли из поджелудочной железы крупного рогатого скота или свиней (из8000 кг сырья можно выделить 1 кг инсулина).Однакосразвитиемгеннойинженериипоявиласьбиотехнологических методов производства инсулина человека [9].13возможностьсоздания2.2.
Производство генно-инженерного инсулина человека на ОБП ИБХРАН.Опытное биотехнологическое производство Института биоорганической химии им.академиков М.М.Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ОБП ИБХРАН)обеспечиваетполныйциклпроизводствафармацевтическихпрепаратовгенноинженерного инсулина человека. ИБХ РАН является обладателем лицензии 2012 г. напроизводство лекарственных средств имеет контрольно-аналитическую лабораторию отделаконтроля качества.Перечень производимой продукции: Инсулин человека (Инсулин растворимый (человеческий генно-инженерный)),субстанция; Инсуран Р (Инсулин растворимый (человеческий генно-инженерный)), раствор дляинъекций 40МЕ/мл, 100 МЕ/мл (флаконы) 10мл (быстродействующий препарат); Инсуран НПХ (Инсулин-изофан (человеческий генно-инженерный)) 40МЕ/мл, 100МЕ/мл (флаконы) 10мл (препарат с пролонгированным действием).2.2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
