重组胰岛素的研究

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1、重组胰岛素的研究王凯S1110217专业药理学摘耍：胰岛素在糖尿病治疗屮具有无可替代的作用和地位，是最有效的治疗糖尿病药物之一。从早期动物胰岛素到生物合成人胰岛素，由普通结晶胰岛素到单组分胰岛素，直至现在的胰岛素类似物，无不贯穿胰岛素结构和纯度的变化，在胰岛素的来源、纯度、作用时间、效价及制备方法等方面获得了很大进展。重组人胰岛素生产工艺复杂，对生产各阶段的准确监控是提高产甜收率保证产甜质量的前提。关键词：重组胰岛素结构改造工艺改造胰岛素是由胰岛的B细胞分泌的激素，在机体的代谢过程中起重要作用。当

2、胰岛素分泌减少时，就会使人体的血糖升高，引起糖尿病。目前,我国糖尿病病人已超过3000万。胰岛素是治疗糖尿病的一线药品，它是由A和B两条多肽链组成的蛋白质激素。A链含21个氨基酸残基，B链由30个氨基酸残基组成，共有3个二硫键，其中2个连接A链和B链，1个在A链内。过去人们使用从猪、牛等动物胰脏中提取出来的胰岛素来治疗糖尿病，这些胰岛素与人体胰岛素存在有氨基酸的差别，对人体来讲是异体蛋白，长期使用会引起不同程度的免疫反应，提取人体胰岛素缺乏可行性。基因工程的出现使人胰岛素牛产成为可能，1982年E

3、liLilly公司首先采用基因工程的方法生产出人胰岛素，这是基因工程药物的开端。人胰岛素市场前景广阔、经济效益巨大、市场竞争激烈，改革工艺、降低成本、提高市场竞争力是各大公司科研投入的热点。重组人胰岛素生产工艺复杂、技术含量高、度大，对生产各阶段的准确监控是生产工艺改革的前提。因此，围绕生产过程的各种检测方法在不断改进，生产效率不断提高。基因重组人胰岛素的主要牛产步骤如下：工程菌发酵、提取包含体、包含体中分离融合蛋白、还原融合蛋白中的二硫键、融合蛋白复性、纯化融合蛋白、胰蛋白酶水解融合蛋白、纯化含

4、胰岛素的肽段、竣肽酶B水解含胰岛素的肽段、纯化人胰岛素。1.重组胰岛素的生产目前，国际上牛产医用重组人胰岛素的方法主要有三种（1）用基因工程大肠杆菌分别发酵生产人胰岛素的A、B链，然后经化学再氧化法，使两条链在一定条件下重新形成二硫键，得到人胰岛素。这一方法缺点较多，目前已较少使用。（2）用基因工程大肠杆菌发酵生产人胰岛素原，后经加工形成人胰岛素。大肠杆菌系统表达量高，但缺点是不利于表达人胰岛素这样的小蛋白产物易降解，故常采用融和蛋白形式将人胰岛素原连接在一个较大的蛋白质后，表达产物需经过一系列复

5、杂的后加工才能形成有活性的人胰岛素。（3）通过基因工程酵母菌发酵生产人胰岛素原，经后加工形成人胰岛素。酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单，但缺点是生产慢，生产周期长，且重组蛋白分泌量少（1~50mg/L）,产量低。因此，虽然重组人胰岛素投放市场已久，但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略，尤其是对大肠杆菌表达系统的研究更是越来越深入，用大肠杆菌系统表达人胰岛素原的策略也越来越多。另一方面，在胰岛素的基因工程生产中，下游处理非常复杂，复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率

6、。2重组胰岛素的类型人胰岛素不能模拟正常状态下牛理胰岛素的分泌，原因是胰岛素单体是发挥生物活性的有效形态，但其分子的B链20〜29位氨基酸之间有很强的自身聚合作用，在中性溶液中高于生理浓度时易形成二聚体。皮下注射后，胰岛素二聚体缓慢解聚成单体进入血液循环与受体结合发挥作用，造成了临床使用上的局限。因此，有必耍寻找一种在中性溶液中自聚合能力较低、单体存在比例比人胰岛素更大的胰岛素类似物，能够实现迅速吸收和快速起效且作用时间更短，以弥补目前人胰岛素制剂的不足。2丄速效胰岛素类似物速效胰岛素类似物与常规

7、人胰岛素的差异主要表现为：(1)进餐前即刻注射速效胰岛素类似物控制餐后血糖波动的效果优于餐前30min注射常规人胰岛素；即使进餐己开始15min,注射速效胰岛素类似物的降糖效果也相当于餐前30min注射常规人胰岛素。(2)速效类似物与常规人胰岛素相比，在注射部位的吸收比较稳定，个体内和个体间的变化较小。(3)由于药代动力学的原因，如果病人在餐后l-3h内运动，进餐前要适当减少速效胰岛素类似物的用量；如果病人在餐后3・5内运动，就可稍减乃至不用减少速效胰岛素类似物的用量。(4)由于常规人胰岛素作用时

8、间较长(为6-8h),叠加了夜间的基础胰岛素浓度，对晩餐前应用此类制剂者，推荐其睡前少量进食，以免发生黎明前低血糖。而应用速效胰岛素类似物者，加餐仅用于纠正低血糖。如果病人喜欢吃零食，注射小剂量的速效胰岛素类似物是必须的。（5）速效胰岛素类似物的另一优点是减少了严重低血糖发作的数量,尤其有益于那些努力将其血糖控制在正常水平，冒着夜间低血糖发作风险的病人。（6）研究发现在每日1次注射（NPH）时，尽管比常规人胰岛素大大降低了餐后血糖的波动，但未见1型和2型糖尿病病人糖化血红蛋白的改变