インスリン：それは何ですか、またどのような種類がありますか? 糖尿病患者のためのインスリンは何から作られていますか: 最新の製造と製造方法 インスリンは何から作られていますか?

現代のバイオテクノロジーによるインスリンの生産は、微生物の遺伝子組み換えに基づいた複雑なプロセスです。 この方法は比較的新しいもので、前世紀の 80 年代に生産に導入されました。 その助けを借りて、人体内で生成されるものに完全に対応する薬が得られます。 したがって、「ヒトインスリン」という名前が付けられました。

この「ヒトインスリン」という用語は、時々、薬剤が人体から得られるものであるという誤った反応や思い込みを引き起こす場合があることに注意してください。 「インスリンはどのように生成されるのですか?」という質問がよく聞かれるのはこのためです。 - そしてこの定義はどこから来たのでしょうか?

実際、最近まで、インスリン製造技術はまったく異なっていました。 豚や牛の体から抽出され、それに応じて、たとえば豚や牛などと呼ばれていました。 しかし、この製造技術は時代遅れであり、多くの重大な欠点を抱えています。その第一に、プロインスリンの不純物を含まない純粋な物質を得ることが不可能であり、これがヒトのさまざまなアレルギー反応や抗体の産生を引き起こします。

さらに、糖尿病患者の数が増え続けているため、インスリンの生産に必要な動物性原料が不足しており、これが現代の新しい人工生産方法の探索のさらなる推進力となった。

現在、ヒト用または組換え薬は酵母菌株または大腸菌株から得られます。 これらの物質は偶然に選ばれたわけではありません。栄養培地中での増殖中に、必要なホルモンを大量に生成します。 これは、目的の物質が化学的に合成されるのではなく、生物によって生成され、その後変換されるため、このプロセスが本質的に技術的なものであるだけでなく、生物学的なものであることを意味します。

糖尿病薬を製造するためのバイオテクノロジーの方法が発見され、製造に移されるまで、科学は複雑で困難な道をたどってきたことに留意する必要があります。 人間が生成するインスリンの正確な組成は、前世紀の 60 年代に初めて確立されました。 その分子は動物由来のアミノ酸とは異なるアミノ酸組成を持っていることが判明しました。 その後、あるアミノ酸を別のアミノ酸に置き換える試みが行われ、成功しましたが、非常に高価でした。 この方法は我が国だけでなく海外でも採算が悪く、見込みがないと認識されていました。

そして、20年にわたる努力の末に初めて、健康な人の体内で生成されるものと完全に一致し、拒絶反応やアレルギー反応を引き起こさない、完全に純粋な薬を入手することができました。

ヒトインスリンの生産は遺伝子工学的手法に基づいており、その際、酵母の DNA 分子に遺伝子が挿入され、人間が生産するものと完全に類似したホルモンの生産が決定されます。 この方法は、世界のすべての先進国で広く使用されており、優れた品質と適切な量の糖尿病治療薬を入手することができます。

近い将来、ロシア独自のインスリン生産が計画されている。 ウラル山脈での作業場の建設はすでに始まっています。 しかし、現在、糖尿病患者の治療薬は海外から購入されており、そのために国の予算から巨額の費用が費やされている。

その生産技術はすでにロシアで実験的にテストされており、優れた結果が得られていることに注意する必要があります。 私たちの国産薬はより効果的で純粋であることが判明しました。 あとは生産プロセスを確立するだけです。

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インスリンは炭水化物代謝の調節因子です。 人体では、インスリンは膵臓のランゲルハンス島のベータ細胞で合成されます。 その合成が存在しない、または欠乏すると、糖尿病（インスリン依存性糖尿病 - 1 型）などの疾患が発症します。 糖尿病では、血糖値が上昇し、病理学的プロセスが発症します。 II 型糖尿病 (インスリン依存性) は、細胞へのグルコースの浸透に関与する受容体の構造に欠陥がある場合に発生します。 これらの情報はすべて、糖尿病などの病気の病因に関連しています。

インスリンは 2 つのペプチド鎖からなるペプチド ホルモンです。A 鎖は 21 個のアミノ酸残基から構成されます。 B 鎖は 30 個のアミノ酸残基から構成されます。 これら 2 つの鎖は SS ビスルフィド結合によって結合されており、インスリン タンパク質の空間構造を提供します。 インスリンが膵臓で合成されると、最初にインスリン前駆体、いわゆるプロインスリンが形成されます。 このプロインスリンは、A 鎖、B 鎖、および 35 アミノ酸残基からなる C ペプチドから構成されます。 C-ペプチドはカルボキシペプチダーゼとトリプシンによって切断され、プロインスリンは活性型インスリンに変換されます。

インスリンを入手するにはさまざまな方法があります。 この方法の利点の観点から、インスリン生合成による生産に焦点を当てます。

組換えインスリンを入手する前に、薬剤はブタとウシの膵臓から得られました。 ただし、このインスリン生成方法には多くの欠点がありました。

− 家畜の不足。

− 原材料の保管と輸送の困難。

− ホルモンの単離と精製が困難。

− アレルギー反応を発症する可能性。

このようなインスリンは、外来タンパク質として、形成される抗体によって血液中で不活化されることもあります。 さらに、1キログラムのインスリンを入手するには、3万5千頭の豚が必要です（インスリンの年間必要量が1トンの薬剤であることがわかっている場合）。 一方、組換え微生物大腸菌を用いて２５ポット発酵槽で生合成を行うことにより、同量のインスリンを生合成的に得ることができる。 インスリンを生成する生合成法は、80 年代初頭に使用され始めました。

現在、ヒトインスリンは主に 2 つの方法で入手されます。

1) 合成酵素法を使用した豚インスリンの修飾。

この方法は、ブタのインスリンが、B 鎖の C 末端の 1 つの置換、Ala30Thr によってヒトのインスリンと異なるという事実に基づいています。 アラニンのスレオニンによる置換は、アラニンの酵素触媒による切断と、反応混合物中に大過剰に存在するカルボキシル基で保護されたスレオニン残基の代わりに付加することによって行われる。 保護 O-tert-ブチル基の切断後、ヒト インスリンが得られます。

2) 遺伝子工学による。

遺伝子操作されたヒトインスリンを入手するには、主に 2 つのアプローチがあります。

最初のケース (2.1) では、両方の鎖が別々に (異なる生産菌株から) 取得され、その後、分子が折りたたまれ (ジスルフィド架橋の形成)、アイソフォームが分離されます。

2 番目 (2.2) - 前駆体 (プロインスリン) の形で生成され、その後トリプシンとカルボキシペプチダーゼ B によって酵素的に切断されてホルモンの活性形になります。

現時点で最も好ましい方法は、前駆体の形態でインスリンを取得し、ジスルフィド架橋を正しく閉じることです（鎖を個別に生成する場合、変性、アイソフォーム分離、および再生の連続サイクルが実行されます）。

方法2.1。 A 鎖と B 鎖を個別に合成し、その後それらの間にジスルフィド結合を形成

1. 化学合成により、A 鎖と B 鎖の形成をコードするヌクレオチド配列が作成されます (合成遺伝子の作成)。

2. 合成した各遺伝子をプラスミドに導入します（あるプラスミドには遺伝子合成鎖Aを導入し、別のプラスミドには遺伝子合成鎖Bを導入します）。

3. 酵素ベータガラクトシダーゼの形成をコードする遺伝子が導入されます。 この遺伝子は、プラスミドの活発な複製を達成するために各プラスミドに含まれています。

4. プラスミドが大腸菌細胞に導入され、2 つのプロデューサー培養物が得られます。1 つの培養物は A 鎖を合成し、2 つ目は B 鎖を合成します。

5. 2 つの培養物を発酵槽に置きます。 ガラクトースが培地に添加され、酵素ベータガラクトシダーゼの形成が誘導されます。 この場合、プラスミドは活発に複製し、プラスミドの多くのコピーを形成し、その結果、A 鎖と B 鎖を合成する多くの遺伝子を形成します。

6. 細胞が溶解され、ベータガラクトシダーゼに関連する A 鎖と B 鎖が分離されます。 これらすべてが臭化シアンで処理され、A 鎖と B 鎖がベータガラクトシダーゼから切断されます。 次に、A 鎖と B 鎖のさらなる精製と単離が行われます。

7. システイン残基が酸化、結合し、インスリンが得られます。

この方法の欠点: 2 つの別々の生産菌株を取得し、2 つの発酵、2 つの単離および精製手順を実行する必要があり、最も重要なことに、ジスルフィド結合を正しく閉じること、つまり活性インスリンを得ることが難しいことです。 。

方法2.2。 プロインスリンの合成とそれに続く C ペプチドの放出。

同時に、プロインスリンの立体構造によりジスルフィド結合が正しく閉じられるため、微生物合成の 2 番目の方法がより有望なものになります。

ロシア科学アカデミー生物有機化学研究所では、遺伝子操作された大腸菌株を使用して、組換えインスリン (インシュラン) が得られました。 成長したバイオマスから前駆体が単離され、プレプロインスリンを含む全細胞タンパク質の 40% の量で発現されるハイブリッドタンパク質が生成されます。 in vitro でのインスリンへの変換は in vivo と同じ手順で行われます。先頭のポリペプチドが切断され、酸化的硫化分解の段階を経てプレプロインスリンがインスリンに変換され、続いて 3 つのジスルフィド結合が還元的に閉ざされ、ポリペプチドが酵素的に単離されます。結合Cペプチド。 イオン交換、ゲル、HPLC などの一連のクロマトグラフィー精製を経て、高純度で天然の効力を持つヒトインスリンが得られます。

インスリンとは異なり、c-ペプチドのアミノ酸配列は哺乳類の種によって大きく異なるため、動物源から入手することは不可能です。 c-ペプチドを生成する既存の方法は、次の 3 つのカテゴリに分類できます。

1) 化学合成による c-ペプチドの調製。 この方法は、現在市場に出ている医薬品の大部分を入手するために使用されます。

２）融合タンパク質の一部としての生合成法によるｃペプチドの調製。 この方法で c ペプチドを取得するには、リーダー断片の後に、特定のプロテアーゼによる加水分解を確実にするアミノ酸で区切られたいくつかの c ペプチド配列が続くキメラタンパク質が作成されます。 最初の段階では、微生物が発酵槽で培養され、その後、微生物の中で組換えポリペプチドの合成が誘導されます。 細胞が破壊され、組換えタンパク質が精製され、特定のプロテアーゼによって処理されて、c-ペプチドが生成されます。 最終段階では、c-ペプチドから不純物が除去されます。 この方法では大量の生産が可能ですが、プロデューサー株の作成、微生物の培養条件の開発、組換えタンパク質の精製方法、および品質管理方法の作成と検証が必要です。

３）インスリンを使用した生合成法によるｃペプチドの調製。 この製造法は、改変を受けていないプロインスリンの生産をベースとして、生産の特定の段階で形成されるc-ペプチドの生産を最適化するために、組換えインスリンの生産技術にいくつかの改変を導入することを含む。 この方法には多くの利点があります。 この方法でc-ペプチドを取得するには、新しい生産菌株を作成したり、タンパク質の精製とフォールディングのための技術を開発したり、生産プロセスを制御するための新しい機器手法を作成したりする必要はありません。

インスリンは、人体の正常な機能を確保する上で重要な役割を果たすホルモンです。 膵臓細胞によって生成され、主要なエネルギー源であり、脳の主要な栄養であるグルコースの吸収を促進します。

しかし、何らかの理由で、体内のインスリン分泌が著しく減少したり、完全に停止したりする場合がありますが、それに対して何をすべきか、どのように助ければよいのでしょうか。 これは炭水化物代謝の深刻な混乱と糖尿病などの危険な病気の発症につながります。

タイムリーかつ適切な治療がなければ、この病気は視力や四肢の喪失などの深刻な結果を招く可能性があります。 合併症の発症を防ぐ唯一の方法は、人工的に生成されたインスリンを定期的に注射することです。

しかし、糖尿病患者用のインスリンは何から作られており、患者の体にどのような影響を与えるのでしょうか? これらの疑問は、糖尿病と診断された多くの人にとって興味深いものです。 これを理解するには、インスリンを入手するすべての方法を考慮する必要があります。

品種

最新のインスリン製剤は次の点で異なります。

• 原産地;
• 作用期間。
• 溶液の pH (酸性または中性)。
• 防腐剤（フェノール、クレゾール、フェノールクレゾール、メチルパラベン）の存在。
• インスリン濃度 - 40、80、100、200、500 U/ml。

これらの兆候は、薬の品質、価格、身体への影響の程度に影響を与えます。

情報源

糖度

生産源に応じて、インスリン製剤は 2 つの主要なグループに分けられます。

動物。 これらは牛や豚の膵臓から得られます。 重篤なアレルギー反応を引き起こすことが多いため、安全ではない場合があります。 これは特に、ヒトには見られない 3 つのアミノ酸を含むウシ インスリンに当てはまります。 ブタインスリンはアミノ酸が 1 つだけ異なるため、より安全です。 したがって、糖尿病の治療によく使用されます。

人間。 インスリンには、豚インスリンを酵素的に形質転換して得られるヒトに類似したものまたは半合成のものと、遺伝子工学の成果により大腸菌によって生産されるヒトまたはDNA組換えのものの2種類があります。 これらのインスリン製剤は、人間の膵臓によって生成されるホルモンと完全に同一です。

今日、ヒトおよび動物由来のインスリンが糖尿病の治療に広く使用されています。 現代の動物インスリンの生産には、薬物の最高度の精​​製が必要です。

これは、重篤な副作用を引き起こす可能性があるプロインスリン、グルカゴン、ソマトスタチン、タンパク質、ポリペプチドなどの不要な不純物を除去するのに役立ちます。

動物由来の最良の薬剤は、現代のモノピークインスリン、つまりインスリンの「ピーク」の放出によって生成されるものであると考えられています。

作用時間

インスリンの生産はさまざまな技術を使用して実行され、これによりさまざまな作用時間の薬を得ることができます。

• 超ショートアクション。
• 短時間作用。
• 長期にわたる行動。
• 行動の平均持続時間。
• 長時間作用型。
• 複合アクション。

超短時間作用型インスリン。 これらのインスリン製剤は、注射後すぐに作用が始まり、60〜90分後にピークに達するという事実によって区別されます。 それらの総作用時間は3〜4時間を超えません。

超短時間作用型インスリンには、リスプロとアスパルトの 2 つの主なタイプがあります。 インスリン リスプロは、ホルモン分子内の 2 つのアミノ酸残基、つまりリジンとプロリンを再配置することによって生成されます。

このような分子の修飾のおかげで、六量体の形成を回避し、単量体への分解を促進することができます。これは、インスリンの吸収を改善することを意味します。 これにより、天然ヒトインスリンよりも 3 倍の速さで患者の血液に入るインスリン製剤を得ることが可能になります。

別の超短時間作用型インスリンはアスパルトです。 インスリン アスパルトの製造方法は多くの点でリスプロの製造と似ていますが、この場合のみプロリンが負に荷電したアスパラギン酸に置き換えられます。

リスプロと同様に、アスパルトはすぐにモノマーに分解されるため、ほぼ瞬時に血液に吸収されます。 すべての超速効型インスリン製剤は、食事の直前または直後に投与できます。

短時間作用型インスリン。 これらのインスリンは、中性 pH (6.6 ～ 8.0) の緩衝液です。 それらはそのまま投与することが推奨されていますが、必要に応じて筋肉内注射またはスポイトを使用することが許可されています。

これらのインスリン薬は、体内に入ってから 20 分以内に作用し始めます。 それらの効果は比較的短く、6時間以内で持続し、2時間後に最大に達します。

短時間作用型インスリンは、主に病院での糖尿病患者の治療のために製造されています。 これらは、糖尿病性昏睡や昏睡状態の患者を効果的に助けます。 さらに、患者に必要なインスリンの用量を最も正確に決定することができます。

中間型インスリン。 これらの薬剤は、短時間作用型インスリンよりもはるかに溶解しにくいです。 したがって、血液の流れがより遅くなり、血糖降下効果が大幅に高まります。

平均作用持続時間のインスリンを得るには、特別な延長剤である亜鉛またはプロタミン（イソファン、プロタファン、基礎）をその組成物に導入することによって達成されます。

このようなインスリン製剤は、一定量の亜鉛またはプロタミン結晶（ハーゲドンプロタミンおよびイソファンが最も多い）を含む懸濁液の形で入手可能です。 延長剤は皮下組織からの薬物の吸収時間を大幅に延長し、インスリンが血液に入る時間を大幅に延長します。

長時間作用型インスリン。 DNA組換え技術の発展により製造が可能となった、最新のインスリンです。 まさに最初の長時間作用型インスリン薬はグラルギンで、これは人間の膵臓によって生成されるホルモンの正確な類似体です。

これを得るには、アスパラギンをグリシンに置換し、続いて 2 つのアルギニン残基を付加するなど、インスリン分子の複雑な修飾が行われます。

グラルギンは、特徴的な酸性 pH 4 の透明な溶液の形で入手できます。この pH によりインスリン六量体がより安定し、それによって患者の血液への薬物の長期的かつ予測可能な吸収が保証されます。 ただし、グラルギンの pH は酸性であるため、通常は中性 pH である短時間作用型インスリンと併用することはお勧めできません。

ほとんどのインスリン薬には、患者の血液中で最高のインスリン濃度が観察される、いわゆる「ピーク作用」があります。 しかし、グラルギンの最大の特徴は、明確な作用のピークがないことです。

1 日あたりたった 1 回の薬物注射で、患者はその後 24 時間信頼性の高いピークフリーの血糖コントロールを得ることができます。 これは、グラルギンが作用期間全体を通して同じ速度で皮下組織から吸収されるという事実によって達成されます。

長時間作用型インスリン製剤はさまざまな形態で製造されており、連続して最大 36 時間患者に血糖降下効果を与えることができます。 これにより、1 日あたりのインスリン注射の回数が大幅に減り、糖尿病患者の生活が大幅に楽になります。

組み合わせた薬。 これらの薬剤は懸濁液の形で入手できます。懸濁液には、イソファンを含む短時間作用型インスリンおよび中間作用型インスリンの中性溶液が含まれます。

このような薬剤を使用すると、患者は 1 回の注射でさまざまな作用時間のインスリンを体内に導入できるため、追加の注射を避けることができます。

インスリン製剤は体内に注射され、血流を介してすべての内臓や組織に広がるため、インスリン製剤の消毒は患者の安全にとって非常に重要です。

消毒剤としてだけでなく、防腐剤としてもインスリンに添加されるいくつかの物質は、一定の殺菌効果を持っています。 これらには、クレゾール、フェノール、パラ安息香酸メチルが含まれます。 さらに、顕著な抗菌効果も、一部のインスリン溶液に含まれる亜鉛イオンの特徴です。

防腐剤やその他の防腐剤を添加することで細菌感染に対する多層防御が実現され、多くの重篤な合併症の発症を防ぐことができます。 結局のところ、インスリンのバイアルに注射針を繰り返し挿入すると、病原性細菌による薬剤の汚染が生じる可能性があります。

ただし、溶液の殺菌特性は有害な微生物を破壊し、患者の安全性を維持するのに役立ちます。 このため、糖尿病患者は同じ注射器を使用して、最大連続 7 回まで皮下インスリン注射を行うことができます。

インスリンに防腐剤を配合することのもう 1 つの利点は、注射前に皮膚を消毒する必要がないことです。 しかし、これは非常に細い針を備えた特別なインスリン注射器を使用する場合にのみ可能です。

インスリン中の防腐剤の存在は薬剤の特性に悪影響を及ぼさず、患者にとって完全に安全であることを強調しなければなりません。

結論

今日、動物の膵臓と最新の遺伝子工学手法の両方を使用して生産されるインスリンは、多数の医薬品の製造に広く使用されています。

毎日のインスリン療法に最も好ましいのは、高度に精製された DNA 組換えヒトインスリンであり、抗原性が最も低いことが特徴であり、したがって実際にはアレルギー反応を引き起こしません。 さらに、ヒトインスリンの類似体に基づいて作成された医薬品は高品質で安全です。

インスリン製剤は、ゴム栓で密封され、アルミニウムの内張りで覆われた、さまざまな容量のガラス瓶で販売されています。 さらに、子供にとって特に便利な特別なインスリン注射器や注射ペンも購入できます。

現在、鼻腔内、つまり鼻粘膜を通して体内に導入される、根本的に新しい形態のインスリン製剤が開発されています。

インスリンと界面活性剤を組み合わせることで、静脈内注射と同じくらい早く患者の血液中で必要な濃度に達するエアロゾル製剤を作成できることが判明しました。 さらに、口から摂取できる新しい経口インスリン製剤も開発されています。

現在まで、これらのタイプのインスリンはまだ開発段階にあるか、必要な臨床試験が行われています。 しかし、近い将来、注射器を使用して投与する必要のないインスリン製剤が登場することは明らかです。

最新のインスリン製品はスプレーの形で製造される予定で、鼻や口の粘膜表面にスプレーするだけで体のインスリン需要が十分に満たされます。

インスリンは、1 型糖尿病患者を治療するための主な薬です。 場合によっては、2番目のタイプの病気で患者の状態を安定させ、幸福感を改善するために使用されることもあります。 この物質はその性質上、少量で炭水化物の代謝に影響を与えるホルモンです。

通常、膵臓は十分な量のインスリンを生成し、生理的血糖値の維持に役立ちます。 しかし、重篤な内分泌疾患の場合、多くの場合、患者を助ける唯一のチャンスはインスリン注射です。 残念ながら、消化管で完全に破壊され、その生物学的価値が失われるため、経口（錠剤の形で）摂取することはできません。

医療現場で使用するインスリンを入手するためのオプション

多くの糖尿病患者はおそらく、医療目的で使用されるインスリンが何から作られているのかを一度は考えたことがあるでしょう。 現在、この薬は遺伝子工学やバイオテクノロジーを利用して得られることがほとんどですが、動物由来の原料から抽出されることもあります。

動物由来の原料から得られた製剤

豚や牛の膵臓からこのホルモンを抽出することは古い技術であり、現在ではほとんど使用されていません。 これは、得られる薬の品質が低いこと、アレルギー反応を起こしやすいこと、精製度が不十分であることが原因です。 実際、ホルモンはタンパク質物質であるため、特定のアミノ酸のセットで構成されています。

豚の体内で生成されるインスリンは、ヒトのインスリンとはアミノ酸組成が 1 アミノ酸異なり、ウシのインスリンは 3 アミノ酸異なります。

類似の薬剤が存在しなかった 20 世紀初頭から半ばには、そのようなインスリンさえも医学の画期的な進歩となり、糖尿病患者の治療を新たなレベルに引き上げることを可能にしました。 この方法で得られたホルモンは血糖値を下げますが、副作用やアレルギーを引き起こすことがよくありました。 薬剤中のアミノ酸と不純物の組成の違いは、患者、特により脆弱なカテゴリーの患者（子供や高齢者）の状態に影響を与えました。 このようなインスリンの忍容性が低いもう 1 つの理由は、薬剤中にその不活性前駆体 (プロインスリン) が存在することであり、この薬剤のバリエーションではこれを除去することは不可能でした。

現在では、これらの欠点を持たない改良された豚インスリンが存在します。 これらはブタの膵臓から得られますが、その後、追加の処理と精製が行われます。 これらは多成分であり、賦形剤が含まれています。

改変豚インスリンは人間のホルモンと実質的に変わらないため、今でも実際に使用されています。

このような薬剤は患者の忍容性がはるかに優れており、実際には副作用を引き起こさず、免疫系を抑制せず、血糖値を効果的に低下させません。 ウシインスリンは、その異物構造により人体の免疫や他のシステムに悪影響を与えるため、現在医学では使用されていません。

遺伝子組み換えインスリン

糖尿病患者に使用されるヒトインスリンは、次の 2 つの方法で商業的に生産されます。

• 豚インスリンの酵素処理を使用する。
• 大腸菌または酵母の遺伝子組み換え株を使用します。

物理化学的変化により、特別な酵素の影響下にある豚インスリンの分子は人間のインスリンと同一になります。 得られる薬剤のアミノ酸組成は、人体内で生成される天然ホルモンの組成と何ら変わりません。 製造過程において、薬は高度に精製されるため、アレルギー反応やその他の望ましくない症状を引き起こすことはありません。

しかし、ほとんどの場合、インスリンは改変された (遺伝子組み換えされた) 微生物を使用して得られます。 細菌または酵母は、独自のインスリンを生成できるようにバイオテクノロジー的に改変されています。

インスリン自体の生成に加えて、その精製も重要な役割を果たします。 薬剤がアレルギー反応や炎症反応を引き起こさないようにするには、各段階で微生物株とすべての溶液の純度、および使用される成分を監視する必要があります。

このようにインスリンを生成するには 2 つの方法があります。 それらの最初のものは、単一の微生物の 2 つの異なる株 (種) の使用に基づいています。 それらはそれぞれ、ホルモン DNA 分子の鎖を 1 つだけ合成します (合計 2 つあり、らせん状にねじれています)。 次に、これらの鎖が接続され、得られた溶液中で、活性型のインスリンを生物学的意義を持たないインスリンから分離することがすでに可能です。

大腸菌または酵母を使用して医薬品を製造する 2 番目の方法は、微生物が最初に不活性インスリン (つまり、その前駆体であるプロインスリン) を生成するという事実に基づいています。 そして、酵素処理により活性化され、医療に利用されます。

特定の生産エリアにアクセスする担当者は常に滅菌防護服を着用しなければならず、それによって薬物と人間の体液との接触を防ぐことができます。

通常、これらすべてのプロセスは自動化されており、アンプルやバイアルと接触する空気およびすべての表面は無菌であり、機器ラインは密閉されています。

バイオテクノロジー技術により、科学者は糖尿病の問題に対する別の解決策を考えることができます。 例えば、現在、遺伝子工学的手法を用いて得ることができる人工膵臓ベータ細​​胞の作製に関する前臨床研究が行われている。 おそらく将来的には、病気の人のこの臓器の機能を改善するために使用されるでしょう。

最新のインスリン製剤の製造は、自動化と最小限の人的介入を伴う複雑な技術プロセスです。

追加のコンポーネント

賦形剤を使用しないインスリンの製造は、現代世界ではほとんど想像できません。賦形剤を使用すると、化学的特性が改善され、作用時間が延長され、高純度が得られるからです。

すべての追加成分は、その特性に応じて次のクラスに分類できます。

• 延長剤（薬の効果をより長くするために使用される物質）。
• 消毒成分。
• 安定剤のおかげで、薬液の最適な酸性度が維持されます。

持続性添加剤

生物活性が 8 ～ 42 時間持続する持続型インスリンもあります (薬剤グループによって異なります)。 この効果は、注射液に特殊な物質（延長剤）を添加することによって実現されます。 ほとんどの場合、この目的には次の化合物のいずれかが使用されます。

• タンパク質;
• 塩化亜鉛塩。

薬の効果を持続させるタンパク質は詳細に精製されており、低アレルギー性です（プロタミンなど）。 亜鉛塩は、インスリン活性や人の健康にも悪影響を及ぼしません。

抗菌成分

インスリン中の消毒剤は、保管中および使用中に微生物叢が増殖しないようにするために必要です。 これらの物質は防腐剤であり、薬物の生物学的活性の保存を保証します。 さらに、患者が自分自身にのみ 1 本のボトルからホルモンを投与した場合、薬は数日間持続する可能性があります。 高品質の抗菌成分により、理論的には溶液中で微生物が増殖する可能性があるため、未使用の薬剤を廃棄する必要がありません。

以下の物質は、インスリンの製造において消毒成分として使用できます。

• メタクレゾール;
• フェノール;
• パラベン。

溶液に亜鉛イオンが含まれている場合、その抗菌特性により追加の防腐剤としても機能します。

特定の消毒成分は、各種類のインスリンの生成に適しています。 防腐剤はインスリンの生物活性を阻害したり、その特性に悪影響を及ぼしたりしてはいけないため、前臨床試験の段階でホルモンとの相互作用を研究する必要があります。

ほとんどの場合、防腐剤を使用することで、ホルモンをアルコールやその他の消毒剤で前処理することなく皮下に投与できます（通常、メーカーは説明書にこれについて言及しています）。 これにより、薬の投与が簡素化され、注射自体の前の準備操作の数が減ります。 しかし、この推奨事項は、細い針が付いた個別のインスリン注射器を使用して溶液が投与される場合にのみ機能します。

スタビライザー

安定剤は、溶液の pH が所定のレベルに維持されるようにするために必要です。 薬物の安全性、活性、化学的性質の安定性は、酸性度のレベルによって決まります。 糖尿病患者向けに注射可能なホルモンを製造する場合、通常、この目的のためにリン酸塩が使用されます。

亜鉛を含むインスリンの場合、金属イオンが必要なバランスの維持に役立つため、溶液安定剤は必ずしも必要というわけではありません。 それでもそれらが使用される場合は、リン酸塩の代わりに他の化合物が使用されます。これらの物質の組み合わせは沈殿を引き起こし、薬が不適になるためです。 すべての安定剤の重要な特性は、安全性とインスリンとの反応を起こさないことです。

個々の患者に対する糖尿病の注射薬の選択は、有能な内分泌専門医が行う必要があります。 インスリンの役割は、血糖値を正常に維持することだけでなく、他の臓器やシステムに害を及ぼさないことでもあります。 薬剤は化学的に中性で、低アレルギー性であり、できれば手頃な価格でなければなりません。 また、選択したインスリンを作用時間に基づいて他のバージョンと混合できる場合も非常に便利です。

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カザフスタン共和国教育科学省

カザフ農業技術大学、S.セイフリンにちなんで命名

微生物学およびバイオテクノロジー学科

コースワーク

「微生物のバイオテクノロジー」という分野では

テーマ: インスリン生産技術

完成者: Myrzabek M?ldir Kurbanbek?yzy

チェック者: Akimbaeva A.K. (Ph.D.)

アスタナ - 2013

定義

略語と表記

導入

1. 発見の歴史

2. バイオテクノロジーによるインスリンの生産

3. ヒトインスリンの取得方法

4. 細胞におけるプロインスリンの発現 大腸菌

5. インスリンの精製

6. 用法及び用量

結論

参考文献

定義

このコースの作業では、次の定義が使用されました。

タンパク質担体- 細胞または培地のペリプラズム空間へのハイブリッドタンパク質の輸送を確実にする。

親和性コンポーネントにより、ハイブリッドタンパク質の単離が大幅に容易になります。

インスリン(緯度から。 島- アイランド) は、膵臓のランゲルハンス島のベータ細胞で産生されるペプチド ホルモンです。

インターロイキン- 主に白血球によって合成されるサイトカインのグループ (このため、語尾の「-leukine」が選択されました)。

プロインスリン膵臓の膵島装置の B 細胞によって合成されるインスリンの前駆体です。

クロマトガーあ フィーヤ(ギリシャ語のクロマ、クロマトス - 色、ペイントに由来) , 固定相と固定相を流れる移動 (溶離液) の 2 つの相間の成分の分布に基づいて、混合物を分離および分析するための物理化学的方法。

カプセル化

ハイブリッドプロテイン（英語） 融合タンパク質、キメラ、複合タンパク質とも）は、もともと別々のタンパク質をコードしていた 2 つ以上の遺伝子を組み合わせることによって得られるタンパク質です。

ゴーム○ 私たち（ギリシャ語のホルマオから - 私は動き出す、励ます）、ホルモン、内分泌腺によって生成され、血液中に直接放出される生物学的に活性な物質。

砂糖糖尿病- インスリンホルモンの絶対的または相対的欠乏の結果として発症する一群の内分泌疾患。

カプセル化- オブジェクトを構成するコンポーネント (メソッドとプロパティ) へのアクセスを制限し、コンポーネントをプライベートにする、つまりオブジェクト内でのみアクセスできるようにするプログラミング言語メカニズム。

ソマトスタチン- 膵臓のランゲルハンス島のデルタ細胞のホルモン、および視床下部のホルモンの 1 つ。

ラジオイムノアッセイ- 所望の安定した類似の放射性核種標識物質と特異的結合システムとの競合結合に基づいて、体液中の生物学的に活性な物質（ホルモン、酵素、薬物など）を定量するための方法。

略語と表記

% - 含有率

RP - 逆相

HPLC - 高速液体クロマトグラフィー

IO - イオン交換

cDNA - 相補的デオキシリボ核酸

MP モノピーク

MC - モノコンポーネント

FITC - フェニルイソチオシアネート

導入

インスリンの主な機能は、グルコース分子に対する細胞膜の透過性を確保することです。 簡略化して言うと、炭水化物だけでなく、あらゆる栄養素も最終的にはグルコースに分解され、グルコースは他の炭素含有分子の合成に使用され、細胞のエネルギー植物であるミトコンドリアの唯一の燃料となります。 。 インスリンがないと、グルコースに対する細胞膜の透過性が20分の1に低下し、細胞は飢餓で死に、血液中に溶けた過剰な糖が体を毒します。

ベータ細胞の破壊によるインスリン分泌障害、つまり絶対的なインスリン欠乏は、1 型糖尿病の病因における重要な要素です。 組織に対するインスリンの作用の障害、つまり相対的なインスリン欠乏は、2 型糖尿病の発症に重要な役割を果たします。

アフィニティークロマトグラフィーを使用すると、調製物中のインスリンよりも分子量の高い夾雑タンパク質の含有量が大幅に減少しました。 これらのタンパク質には、抗インスリン抗体の産生を誘導できるプロインスリンおよび部分的に切断されたプロインスリンが含まれます。

治療の最初からヒトインスリンを使用することで、アレルギー反応の発生を最小限に抑えます。 人間のインスリンは、製剤に関係なく、動物のインスリンよりも速く吸収され、作用持続時間が短くなります。 ヒトインスリンは、ブタインスリン、特にウシとブタの混合インスリンよりも免疫原性が低くなります。

このコースの目的は、インスリン生成技術を学ぶことです。 これを達成するために、次のタスクが設定されました。

1.バイオテクノロジーによるインスリンの生産

2. インスリンの入手方法

H. インスリンの精製

1. 発見の歴史

インスリンの発見の歴史は、ロシアの医師I.M.の名前に関連しています。 ソボレフ（19世紀後半）は、人間の血液中の糖レベルが膵臓の特別なホルモンによって調節されていることを証明しました。

1922 年、動物の膵臓から単離されたインスリンが糖尿病を患う 10 歳の少年に初めて投与され、その結果はすべての予想を上回りました。 イーライリリー初の動物用インスリン製剤を発売しました。

インスリンの最初の工業用バッチを受け取った後、その後数年間にわたって、その分離と精製において大きな道のりが取られました。 その結果、1 型糖尿病患者がこのホルモンを利用できるようになりました。

1935 年、デンマークの研究者ハーゲドンは、長時間作用型の薬を提案することで体内のインスリンの作用を最適化しました。

インスリンの最初の結晶は 1952 年に得られ、1954 年にイギリスの生化学者 G. サンガーがインスリンの構造を解読しました。 他のホルモン物質やインスリン分解産物からホルモンを精製する方法の開発により、単一成分インスリンと呼ばれる均一なインスリンを得ることが可能になりました。

70年代初頭。 ソ連の科学者A.ユダエフとS.シュヴァチキンはインスリンの化学合成を提案したが、この合成を工業規模で実施するには費用がかかり、採算が合わなかった。

その後、インスリンの純度は徐々に向上し、インスリンアレルギー、腎臓障害、視覚障害、インスリンに対する免疫抵抗性によって引き起こされる問題が減少しました。 糖尿病の補充療法に最も効果的なホルモン、同種インスリン、つまりヒトインスリンが必要でした。

80年代、分子生物学の進歩により、 大腸菌ヒトインスリンの両方の鎖が生物学的に活性なホルモンの分子に結合され、遺伝子組み換え株を使用してロシア科学アカデミー生物有機化学研究所で入手された組換えインスリン 大腸菌。

2 . バイオテクノロジーによるインスリンの生産

膵臓のランゲルハンス島からのペプチドホルモンであるインスリンは、糖尿病の主な治療法です。 この病気はインスリンの欠乏によって引き起こされ、血糖値の上昇によって現れます。 最近まで、インスリンはウシとブタの膵臓から得られていました。 この薬はヒトのインスリンとは1～3個のアミノ酸置換が異なっているため、特に小児においてアレルギー反応を起こすリスクがあった。 インスリンの広範な治療的使用は、その高コストと限られた資源によって制限されてきました。 化学修飾により、動物のインスリンはヒトのインスリンと区別できなくなりましたが、これは製品のコストのさらなる増加を意味しました。

会社 イーライ リリー 1982 年以来、個別の合成に基づいて遺伝子組み換えインスリンを生産しています。 E. コリー A 鎖と B 鎖。 製品のコストは大幅に削減され、得られるインスリンはヒトのインスリンと同一です。 1980 年以来、限られたタンパク質分解で成熟型に変換するホルモン前駆体であるプロインスリン遺伝子のクローニングに関する報道が報道されてきました。

カプセル化技術は糖尿病の治療にも応用されています。カプセル内の膵臓細胞は、患者の体内に一度導入されると、年間を通じてインスリンを生成します。

会社 統合された 遺伝学卵胞刺激ホルモンと黄体形成ホルモンの生産を開始しました。 これらのペプチドは 2 つのサブユニットで構成されています。 議題は、神経系のオリゴペプチドホルモン、つまり5つのアミノ酸残基から作られるエンケファリンと、モルヒネの類似体であるエンドルフィンの工業的合成の問題である。 これらのペプチドは合理的に使用すると、痛みを和らげ、良い気分を作り出し、パフォーマンスを向上させ、注意を集中させ、記憶力を高め、睡眠と覚醒を改善します。 遺伝子工学的手法の応用の成功例としては、別のペプチドホルモンであるソマトスタチンについて上述したハイブリッドタンパク質技術を使用したβ-エンドルフィンの合成が挙げられます。

3 . ヒトインスリンの入手方法

歴史的に、治療目的でインスリンを入手する最初の方法は、天然源（牛や豚の膵島）からこのホルモンの類似体を単離することです。 前世紀の 20 年代に、ウシとブタのインスリン (構造とアミノ酸配列がヒトのインスリンに最も近い) が、人体内でヒトのインスリンと同等の活性を示すことが発見されました。 その後、ウシまたはブタのインスリンは、I 型糖尿病患者の治療に長期間使用されました。 しかし、しばらくすると、場合によっては、ウシやブタのインスリンに対する抗体が人体内に蓄積し始め、その効果が無効になることが判明しました。

一方、このインスリン製造法の利点の 1 つは、原料の入手可能性 (ウシとブタのインスリンが容易に大量に入手できる) であり、これが最初のヒト用インスリン製造法の開発において決定的な役割を果たしました。インスリン。 この方法は半合成と呼ばれます。

ヒトインスリンを製造するこの方法では、出発材料として豚インスリンが使用されました。 精製ブタインスリンからB鎖のC末端オクタペプチドを切断し、その後ヒトインスリンのC末端オクタペプチドを合成した。 次に、それを化学的に添加し、保護基を除去し、得られたインスリンを精製しました。 このインスリン生成方法をテストしたところ、得られたホルモンはヒトのインスリンと完全に同一であることが示されました。 この方法の主な欠点は、得られるインスリンのコストが高いことです (現在でも、オクタペプチドの化学合成は、特に工業規模では高価な楽しみです)。

現在、ヒトのインスリンは主に 2 つの方法で生産されています。合成酵素法を使用してブタのインスリンを改変する方法と、遺伝子工学によるものです。

最初のケースでは、この方法は、豚インスリンが B 鎖の C 末端の 1 つの置換によってヒト インスリンと異なるという事実に基づいています。 アラ30thr。 アラニンのスレオニンによる置換は、アラニンの酵素触媒による切断と、反応混合物中に大過剰に存在するカルボキシル基で保護されたスレオニン残基の代わりに付加することによって行われる。 保護 O-tert-ブチル基の切断後、ヒト インスリンが得られます。 (写真1)

図 1 - ヒトインスリンを取得する方法のスキーム

インスリンは、組換え DNA 技術を使用して商業的に生産された最初のタンパク質です。 遺伝子操作されたヒトインスリンを入手するには、主に 2 つのアプローチがあります。 最初のケースでは、両方の鎖の別々の（異なるプロデューサー株）生産が実行され、続いて分子の折り畳み（ジスルフィド架橋の形成）とミソフォームの分離が行われます。 2 番目では、前駆体 (プロインスリン) の形で得られ、その後トリプシンとカルボキシペプチダーゼによる酵素的切断が行われます。 B はホルモンの活性型です。 現時点で最も好ましい方法は、前駆体の形態でインスリンを取得し、ジスルフィド架橋を正しく閉じることです（鎖を個別に生成する場合、変性、ミソフォームの分離、および再生の連続サイクルが実行されます）。

どちらのアプローチでも、初期コンポーネント (A 鎖と B 鎖、またはプロインスリン) を個別に、またはハイブリッドタンパク質の一部として取得することが可能です。 A 鎖と B 鎖、またはプロインスリンに加えて、ハイブリッド タンパク質には以下が含まれる場合があります。

1) キャリアタンパク質 - 細胞または培地のペリプラズム空間へのハイブリッドタンパク質の輸送を確実にする。

2) 親和性コンポーネント - ハイブリッドタンパク質の単離を大幅に促進します。

さらに、これらの成分の両方がハイブリッドタンパク質中に同時に存在することができる。 さらに、ハイブリッドタンパク質を作成する場合、多量体原理を使用することができます (つまり、ハイブリッドタンパク質中に標的ポリペプチドのいくつかのコピーが存在します)。これにより、標的生成物の収量が大幅に増加します。

4 . 細胞におけるプロインスリンの発現大腸菌

この作品で使用した菌株 JM 109 N1864直鎖状プロインスリンとそのN末端にメチオニン残基を介して結合したタンパク質断片からなるハイブリッドタンパク質を発現するプラスミドにヌクレオチド配列が組み込まれている あ黄色ブドウ球菌。組換え株の細胞の飽和バイオマスを培養すると、ハイブリッドタンパク質の生産が開始され、その単離とその後の形質転換が確実に行われます。 インチューブインスリンにつながります。 別の研究グループは、ヒトプロインスリンとメチオニン残基を介してそれに結合したポリヒスチジン「テール」からなる組換え融合タンパク質を細菌発現系で取得した。 Ni-アガロースカラムでのキレートクロマトグラフィーを使用して封入体から単離し、臭化シアンで消化しました。 著者らは、単離されたタンパク質が S 硫化されていると判断しました。 陰イオン交換体を用いたイオン交換クロマトグラフィーおよびRP（逆相）HPLC（高速液体クロマトグラフィー）によって精製された、得られたプロインスリンのマッピングおよび質量分析により、天然ヒトプロインスリンのジスルフィド架橋に対応するジスルフィド架橋の存在が示された。 原核細胞で遺伝子工学的手法を使用してヒトインスリンを生産するための新しい改良された方法の開発も報告されています。 著者らは、得られたインスリンの構造と生物学的活性が、膵臓から単離されたホルモンと同一であることを発見しました。

最近、遺伝子工学的手法を使用して組換えインスリンを取得する手順の簡素化に細心の注意が払われています。 このようにして、リジン残基を介してプロインスリンの N 末端に結合したインターロイキン リーダー ペプチドからなる融合タンパク質が得られました。 タンパク質は効率的に発現され、封入体に局在化されました。 単離されたタンパク質はトリプシンによって消化されて、インスリンと C ペプチドが生成されました。 別の研究者グループも同様の方法で研究を進めました。 プロインスリンとブドウ球菌プロテイン A 結合の 2 つの合成ドメインからなる融合タンパク質 IgG、は封入体に局在していましたが、発現レベルは高かったです。 タンパク質は、アフィニティークロマトグラフィーによって単離されました。 IgG 得られたインスリンとC-ペプチドをRP HPLCで精製しました。 融合構築物を作成する場合、キャリアタンパク質とターゲットポリペプチドの質量比が非常に重要です。 これは、ヒト血清アルブミンに結合するタンパク質をキャリアポリペプチドとして使用した融合構築物の構築を記載している。 1 つ、3 つ、7 つの C ペプチドがそれに結合しました。 Cペプチドは、制限部位を持つアミノ酸スペーサーを使用して「ヘッドテール」原理に従って接続されました スフィIそして、その後のトリプシンによるタンパク質消化のために、スペーサーの最初と最後に2つのアルギニン残基があります。 切断産物の HPLC は、C ペプチド切断が定量的であることを示し、これにより、工業規模での標的ポリペプチドの生産のための多量体合成遺伝子法の使用が可能になります。

置換を含むプロインスリン変異体の調製 Arg32Tyr。 このタンパク質がトリプシンとカルボキシペプチダーゼ B によって一緒に消化されると、天然のインスリンとチロシン残基を含む C ペプチドが形成されます。 後者は 125I で標識した後、ラジオイムノアッセイで積極的に使用されます。

5 . インスリン精製

医薬品の製造を目的としたインスリンは高純度でなければなりません。 したがって、製造の各段階で、得られる製品の純度を非常に効果的に制御する必要があります。 以前は、プロインスリン-S-スルホネート、プロインスリン、個々の A 鎖と B 鎖、およびそれらの S-スルホネートは、RP および IO (イオン交換) HPLC を使用して特性評価されていました。 また、蛍光インスリン誘導体にも特別な注意が払われています。 この研究の中で、著者らは、ヒトインスリン製造のすべての段階における生成物の分析におけるクロマトグラフィー法の適用可能性と有益性を調査し、得られた生成物の効果的な分離と特性評価を可能にするクロマトグラフィー操作に関する規則をまとめました。 著者らは、二官能性吸着剤 (疎水性およびイオン交換 RP HPLC) を使用してインスリン誘導体を分離し、各相互作用の寄与を変えることで分離の選択性を制御できる可能性を示し、それによって近似タンパク質類似体の分離効率を向上させました。 さらに、インスリンの純度および量を決定するプロセスを自動化および高速化するアプローチが開発されています。 インスリンの定量に電気化学的検出を備えた RP 液体クロマトグラフィーを使用する可能性に関する研究が報告されており、分光検出を備えた免疫親和性クロマトグラフィーによってランゲルハンス島から単離されたインスリンを定量する方法が開発されました。 この研究では、レーザー蛍光検出を備えたキャピラリー電気泳動を使用したインスリンの迅速微量定量の可能性を調査しました。 アッセイは、既知量のフェニルイソチオシアネート (FITC) 標識インスリンとフラグメントをサンプルに添加することによって実行されます。 ファブ インスリンに対するモノクローナル抗体。 標識インスリンと通常のインスリンは競合して複合体を形成します ファブと一緒に。 FITC標識インスリンとその複合体 ファブと 30秒で分離。

最近、インスリンの製造方法の改善や、それに基づいた剤形の作成に多くの研究が費やされています。 例えば、米国では、肝特異的インスリン類似体が特許取得されているが、これは、A鎖の13～15位および19位とB鎖の16位に他のアミノ酸残基が導入されているため、天然ホルモンとは構造的に異なっている。 -鎖。 得られた類似体は、糖尿病の治療において、様々な非経口（静脈内、筋肉内、皮下）、鼻腔内剤形、または特別なカプセルの形態での移植で使用される。 特に関連があるのは、注射なしで投与される剤形の作成です。 タンパク質分解酵素の阻害剤で修飾されたポリマーヒドロゲルにインスリンが固定化された、経口使用のための高分子システムの作成が報告されています。 このような薬剤の有効性は、皮下投与される天然インスリンの有効性の 70 ～ 80% です。 別の研究では、結合剤の存在下で、1～4:100の比率で採取された赤血球とインスリンをワンステップでインキュベートすることによって薬物が得られます。 著者らは、1000単位/gの活性を有し、経口投与および凍結乾燥形態での数年間の保存により活性が完全に保持される薬剤を入手したことを報告している。

インスリンをベースにした新しい薬や剤形の創出に加えて、糖尿病の問題を解決するための新しいアプローチが開発されています。 これにより、グルコーストランスポータータンパク質のcDNAがトランスフェクトされました。 GLUT2完全長インスリン cDNA で以前に安定にトランスフェクトされた細胞 HEP G2 入力。 得られたクローンでは HERP G2 カタロググルコースは、ほぼ正常なインスリン分泌を刺激し、他の分泌促進物質に対する分泌反応を強化します。 免疫電子顕微鏡検査により、細胞内にインスリンを含む顆粒が存在し、形態学的にはランゲルハンス島の b 細胞内の顆粒と類似していることが明らかになりました。 現在、遺伝子工学的手法によって得られる「人工b細胞」を1型糖尿病の治療に利用する可能性が真剣に議論されている。

実際の問題を解決するとともに、インスリンの作用機構や分子内の構造と機能の関係も研究されます。 研究方法の 1 つは、さまざまなインスリン誘導体の作成とその物理化学的および免疫学的特性の研究です。 上で述べたように、インスリンを生産するための多くの方法は、このホルモンを前駆体 (プロインスリン) の形で取得し、続いて酵素的に切断してインスリンと C ペプチドにすることに基づいています。 現在、C ペプチドには生物活性があることが証明されており、インスリンとともに治療目的に使用することが可能です。 このシリーズの次の記事では、C ペプチドの物理化学的および生物学的特性とその調製方法について説明します。

非ペプチドホルモン、主にステロイドの工業生産に対するバイオテクノロジーの貢献も重要です。 微生物学的形質転換法により、関節リウマチの治療に使用される副腎ホルモンであるコルチゾンの化学合成のステップ数を大幅に削減することが可能になりました。 ステロイドホルモンの生産では、固定化された微生物細胞が広く使用されています。 アルスロバクターグロビフォルミス、ヒドロコルチゾンからのプレドニゾロンの合成用。 微細藻類から甲状腺ホルモンのチロキシンを取得する開発が進められています。

精製度別

· 伝統的- 酸性エタノールで抽出され、精製プロセス中に何度も濾過、塩析、結晶化が行われます（この方法では、膵臓に含まれる他のホルモンの不純物から調製物を精製することはできません）

· モノピーク (MP) - 従来の精製後、ゲルでろ過されます (ゲルクロマトグラフィー中に形成される「ピーク」は 1 つだけです。上記の不純物の含有量は 1 × 10?3 以下です)

· モノコンポーネント (MC) - モレキュラーシーブとイオン交換クロマトグラフィー法を使用してさらに高度な精製を行います。 DEAE-セルロース、99％の純度（1・10?6）を達成することが可能（図2）

図 2 - インスリン精製スキーム

インスリン糖尿病バイオテクノロジー

6 . 用法・用量

患者の状態に応じて医師の監督の下で厳密に決定され、規制されます。 すべてのフムリン製剤は皮下または静脈内に投与できます。 アンプルに入ったフムリンRは静脈内に投与されます。 患者が好む皮下投与は、上腕、大腿、臀部、または腹部に行う必要があります。 体の同じ部分を月に 1 回以上使用しないように、注射部位をローテーションする必要があります。 この場合、毛細血管は影響を受けません。 注射部位はマッサージの必要がありません。 フムリン カートリッジは、Becton Dickinson ペンでの注射にのみ使用されます。 この場合、フォームに詰め替えて使用する際には、フォームに記載されているメーカーの指示に注意深く従う必要があります。 患者は、ペン型注射装置またはカートリッジを紛失した場合に備えて、フムリンの予備の注射器とアンプルを常に手元に用意しておく必要があります。 フムリンの作用プロファイル。 フムリン R: 10 分後に作用が発現し、最大作用 - 1 ～ 3 時間、作用持続時間 - 5 ～ 7 時間。 フムリン N: 作用の発現 - 30 分後、最大作用 - 2 ～ 8 時間、作用持続時間 - 18 ～ 20 時間。 フムリン M1: 作用の発現 - 30 分後、最大作用 - 2 ～ 9 時間、作用持続時間 - 16 ～ 18 時間。 フムリン M2: 作用の発現 - 30 分後、最大作用は 1.5 ～ 9 時間、作用持続時間 - 14 ～ 16 時間。 フムリン M3: 作用の発現 - 30 分後、最大作用 - 1 ～ 8.5 時間、作用持続時間 - 14 ～ 15 時間。 フムリン M4: 作用の発現 - 30 分後、最大作用 - 1 ～ 8 時間、作用持続時間 - 14 ～ 15 時間。 フムリンL：作用の発現 - 2時間後、最大作用 - 4〜16時間、作用持続時間 - 約24時間。 フムリン U: 作用の発現 - 3 時間後、最大作用 - 3 ～ 18 時間、作用持続時間 - 24 ～ 28 時間。 単剤療法。 フムリン R は、他のタイプのインスリンを使用せずに、毎日複数回注射することで投与できます。 フムリン N、L、U を 1 日 1 ～ 2 回独立して投与することもできます。 併用療法。 初期効果を高めるために、フムリン R に加えてフムリン N、L、U が処方される患者もいます。異なる会社が製造した動物インスリンの同時使用は推奨されません。 フムリン M は併用療法を必要とせず、1 日 2 回（1 日の必要量の 2/3 を朝、残りを夕方）投与します。 どのような投与においても、用量は 50 単位を超えてはなりません。 患者は妊娠について医師に報告する義務があります。 この期間中、インスリン依存患者の健康状態を厳密に監視する必要があります。 薬の必要性は通常、妊娠第 1 期に減少し、第 2 期および第 3 期に増加します。 授乳中の糖尿病患者は、インスリン投与量（および食事）の調整が必要です。

結論

糖尿病は、インスリンの絶対的または相対的な欠乏によって引き起こされる慢性疾患です。 これは、高血糖および排尿を伴う炭水化物代謝の深刻な障害、ならびに多くの遺伝的要因および外的要因の影響から生じる他の代謝障害を特徴とします。

インスリンは今でも根本治療薬として機能しており、ほとんどの場合、糖尿病患者の生命と能力を維持する唯一の手段です。 1922 年から 1923 年にかけてインスリンが診療所に導入される前。 I 型糖尿病患者は、最も過酷な食事療法を行ったにもかかわらず、病気の発症から 1 ～ 2 年以内に死亡しました。 I型糖尿病患者は、インスリン製剤による生涯にわたる補充療法を必要とします。 何らかの理由で定期的なインスリン投与を中止すると、合併症が急速に進行し、患者は急速に死亡します。

現在、糖尿病は有病率において心血管疾患とがんに次いで第3位となっています。 世界保健機関によると、世界のほとんどの地域で成人の糖尿病有病率は 2 ～ 5% であり、患者数は 15 年ごとにほぼ 2 倍になる傾向があります。 医療分野における明らかな進歩にもかかわらず、インスリン依存患者の数は年々増加しており、現在ロシアだけで約200万人に達しています。

国産の遺伝子組み換えヒトインスリン製剤の開発は、糖尿病に苦しむ何百万もの人々の命を救うために多くの問題を解決する新たな機会を開きます。

糖尿病は心血管疾患とがんに次いで世界で第 3 位にランクされています。 さまざまな情報源によると、世界には 1 億 2,000 万人から 1 億 8,000 万人が糖尿病を患っており、これは地球の総人口の 2 ～ 3 パーセントに相当します。 科学者によると、患者数は 15 年ごとに 2 倍になると予想されています。

私の意見では、インスリンは最も研究されているホルモンの 1 つです。 膵臓で生成されるインスリンが血糖値を下げる役割を果たしているという事実が発見されてから 80 年以上が経過しました。 それにもかかわらず、今日に至るまで、このホルモンは非常に興味深いものです。

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