Реферат Тақырып: Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісі

Реферат
Тақырып:

2023 ж

Жоспар:


1.Кіріспе бөлім

Рекомбинантты инсулин

Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісінің кезеңдері

Қорытынды

Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісі

Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісі биотехнологиялық әдістермен синтетикалық инсулин гормонын алу процесі.

Рекомбинантты инсулин – биотехнологиялық әдістермен өндірілетін инсулиннің бір түрі. Ол бактериялар немесе ашытқы сияқты қабылдаушы ағзаларға инсулинге арналған генетикалық ақпаратты кодтау арқылы жасалады. Содан кейін бұл микроорганизмдер инсулин шығарады, оны тазартуға және қант диабетін емдеуге қолдануға болады.

Дәстүрлі түрде медицинада қолдануға арналған инсулин малдың ұйқы безінен, әсіресе шошқа мен сиыр етінен алынған. Дегенмен, бұл пациенттердің вирустық ауруларды жұқтыру және аллергиялық реакцияларды тудыруы қаупін тудырды. 1980 жылдары бұл жағдайды айтарлықтай өзгерткен рекомбинантты инсулинді өндіру әдісі жасалды.

Рекомбинантты инсулин шошқа немесе ірі қара сияқты жануарлардан алынатын дәстүрлі инсулиннен ерекшеленеді. Ол қант диабетімен ауыратын науқастарда қандағы қантты болжамды және тиімді бақылауға мүмкіндік беретін инсулиннің таза, біркелкі түрін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, рекомбинантты инсулин жануарлардың инсулиніне қарағанда аллергиялық реакцияларды тудыру қаупі азырақ.

Рекомбинантты инсулин 1982 жылы ашылды және содан бері қант диабетін бақылау үшін кеңінен қолданылатын және тиімді дәрі болды. Бұл қант диабетімен ауыратын миллиондаған адамдардың өмір сүру сапасын жақсарту үшін биотехнология мен медицинадағы маңызды жетістіктердің бірі болып табылады.

Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісі қант диабетін емдеуде үлкен жетістік болды. Осы әдістің арқасында пациенттер қауіпсіз және тиімдірек дәрі-дәрмек алады, ал асқынулар мен қажетсіз жанама әсерлердің қаупі айтарлықтай төмендейді. Сонымен қатар, рекомбинантты инсулинді кең ауқымда өндіру оның құнын төмендетеді және оны қант диабетімен ауыратын адамдарға қолжетімді етеді.

Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісі күрделі және техникалық қарқынды процесс болып табылады. Мұнда процеске жалпы шолу:

1. 
   Генді таңдау: Біріншіден, адам инсулинінің гені бар ДНҚ құрылымы жасалады. Рекомбинантты инсулинді өндіру үшін ақуыздың үлкен көлемін өндіруге қабілетті бактериялар немесе ашытқылар қолданылады. ДНҚ әдетте осы организмдерге инсулинді енгізу үшін генетикалық материал ретінде пайдаланылады (бұл генді адам ДНҚ-сынан бөліп алуға немесе жасанды ДНҚ синтезі арқылы алуға болады).
   

Бактериялар жағдайында ішек таяқшасы (E. Coli) штаммдары жиі қолданылады. Бактериялардың бұл түрі кеңінен зерттелген және генетикалық тұрғыдан жақсы түсінілген, бұл оны гендік манипуляцияға қолайлы етеді. Қолданылуы мүмкін басқа бактерия түрлері – Bacillus subtilis және Pseudomonas putida.

Дегенмен, Saccharomyces cerevisiae (сыра ашытқысы), Pichia pastoris немесе Hansenula polymorpha сияқты ашытқыларды рекомбинантты инсулин өндірісінде де қолдануға болады. Бұл ашытқы гендердің экспрессиялық қабілеті жоғары және өнеркәсіпте әртүрлі ақуыздарды, соның ішінде инсулинді өндіру үшін қолданылады.

Рекомбинантты инсулинді өндіру үшін белгілі бір ағзаны таңдау бірнеше факторларға байланысты, соның ішінде ген экспрессиясының тиімділігі, қауіпсіздік маңыздылығы және қолданудың қарапайымдылығы. Сондай-ақ өндіріс құнын және алынған инсулиннің сапасына қойылатын талаптарды ескеру маңызды. Гендік инженерияны пайдалану рекомбинантты инсулинді өндіру процесін оңтайландыруға және жақсартуға мүмкіндік береді, бұл оны қант диабетімен ауыратын науқастар үшін қол жетімді және тиімді дәрі етеді.

2. 
   Векторға генді енгізу: Векторға генді енгізу молекулалық биология мен гендік инженериядағы маңызды қадам болып табылады және жиі рекомбинантты ДНҚ құрылымдарын жасау үшін қолданылады. Процесс белгілі бір шектеу орындарында плазмидтік векторды және қажетті генді кесу үшін шектеу ферменттерін (шектеу ферменттері) пайдалануды қамтиды. Содан кейін алынған ДНҚ фрагменттері лигаза ферменттерінің көмегімен біріктіріледі.
   

Бұл процесті келесідей қорытындылауға болады:

1. Плазмидтік вектор мен мақсатты генді оқшаулау.

2. Үйлесімді «p kleidostumpy» ұштарын (әдетте векторға енгізу үшін бірдей ұштар) жасау үшін плазмидтік вектор мен мақсатты генді рестриктеуші ферменттермен өңдеу.

3. Өңделген плазмида векторы мен мақсатты геннің араласуы, олардың арасында ұштардың комплементарлылығына байланысты байланыстың түзілуіне әкеледі.

4. Ие жасушасының (хозяйская клетка) рекомбинантты плазмидамен трансформациясы.

5. Таңдау әдістерін қолдану арқылы енгізілген гені бар жасушаларды таңдау (мысалы, антибиотиктерге төзімділік).

6. ДНҚ секвенирлеу әдістерін қолдану арқылы генді енгізуді тексеру.

Бұл процесс белгілі бір зерттеудің немесе эксперименттің нақты қажеттіліктеріне байланысты бейімделуі мүмкін.

3. 
   Трансформация: енгізілген инсулин гені бар вектор E. Coli сияқты хост жасушаларына тасымалданады. Бұл процесс трансформация деп аталады.
   

Трансформация – рекомбинантты инсулин жасау үшін бактерия немесе ашытқы сияқты қабылдаушы ағзаға генетикалық ақпаратты енгізу процесі. Түрлендіру үшін әртүрлі әдістер қолданылады, соның ішінде химиялық түрлендіру және электропорация.

Химиялық трансформация генетикалық ақпаратты қабылдаушы ағзаның жасушаларына енгізуге қабілетті химиялық реагенттерді қолдануға негізделген. Бұл процесс құзыретті жасушаларды (генетикалық ақпаратты қабылдауға және енгізуге қабілетті жасушалар) дайындауды, оларды рекомбинантты ДНҚ-мен инкубациялауды, содан кейін арнайы ортаны пайдаланып жасушаларды регенерациялауды қамтиды.

Электропорация – бұл қабылдаушы жасушалардың мембраналарында уақытша тесіктер жасау үшін электрлік импульсті пайдаланатын әдіс. Бұл генетикалық ақпаратты электр өрісінің көмегімен жасушаларға енгізуге мүмкіндік береді. Трансформациядан және рекомбинантты ДНҚ енгізілгеннен кейін жасушалар регенерацияланады және рекомбинантты инсулинді шығара бастайды.

Осылайша, трансформация генетикалық ақпаратты қабылдаушы ағзаға енгізуге және қажетті ақуызды өндіруге ынталандыруға мүмкіндік беретін рекомбинантты инсулинді өндіру процесіндегі маңызды қадам болып табылады. Бұл процесс инсулин өндірісінде төңкеріс жасап, оны өте таза және қант диабетімен ауыратын науқастардың көпшілігіне қолжетімді етті.

4. 
   Жоғары өнімді жасушаларды іріктеу және таңдау: Трансформациядан кейін рекомбинантты инсулинді белсенді синтездейтін жоғары өнімді жасушаларды таңдау жүргізіледі. Бұл үшін әртүрлі әдістер, соның ішінде генетикалық маркерлер қолданылады.
   

5. 
   Өсіру және ферментация: Таңдалған продуцент жасушалары қоректік ортада өсірілетін арнайы биореакторларға орналастырылады. Өсіру және ферментация процесі температура, рН және оттегіге қол жеткізу сияқты бақыланатын жағдайларда жүзеге асырылады.
   

Рекомбинантты инсулиннің өнеркәсіптік өндірісінде өсіру және ферментация процесі бірнеше сатыда жүреді.

Бірінші қадам – инсулинді кодтайтын генді енгізу үшін эукариоттық немесе прокариоттық жасушалар сияқты микроорганизмдердің генетикалық модификациясы. Әдетте бұл мақсат үшін генді микроорганизм геномына біріктіруге мүмкіндік беретін арнайы құрастырылған векторлық конструкциялар қолданылады.

Содан кейін модификацияланған микроорганизмдер биореакторларда өсіріледі. Өсіру процесі кезінде микроорганизмдерге температура, рН, оттегі қысымы және қоректік орта сияқты өсу үшін оңтайлы жағдайлар қамтамасыз етіледі. Бұл микроорганизмдерге рекомбинантты инсулиннің көп мөлшерін өндіруге мүмкіндік береді.

6. 
   Оқшаулау және тазарту: өндіруші жасушалар рекомбинантты инсулинді синтездегеннен кейін инсулиннің таза түрін алу үшін оқшаулау және тазарту процедуралары жүргізіледі. Бұл хроматографияның, сүзудің және тұндырудың әртүрлі кезеңдерін, сондай-ақ әртүрлі химиялық және физикалық әдістерді қолдануды қамтиды.
   

Рекомбинантты инсулинді оқшаулау және тазарту таза және биологиялық белсенді өнімді қамтамасыз ететін өнеркәсіптік өндірістегі маңызды қадамдар болып табылады. Міне, бұл процестер әдетте қамтитын бірнеше қадамдар:

1. Жасуша лизисі: микроорганизмдерде рекомбинантты инсулинді өсіргеннен кейін инсулинді шығару үшін жасушалар жойылуы керек. Бұл әдетте диссоциацияланатын реагенттерді қосу және ультрадыбыстық сияқты механикалық бұзылулар арқылы орын алады.

2. Протеинді тазарту: нәтижесінде алынған ақуыздар мен жасушалық қалдықтар қоспасы қоспалар мен басқа ақуыздарды кетіру үшін тазартылады. Бұған ұқсастық хроматографиясы, ион алмасу хроматографиясы, гельді фильтрациялау және басқа әдістер сияқты әртүрлі хроматография әдістерін қолдану арқылы қол жеткізуге болады.

3. Концентрация: Тазартылғаннан кейін оның мазмұнын арттыру үшін инсулинді шоғырландыруға болады.

4. Кристалдану немесе аморфты массаның түзілуі: концентрациядан кейін инсулин соңғы өнімнің қажеттілігіне байланысты кристалдану немесе аморфты масса түзу процестеріне ұшырауы мүмкін.

5. Тұрақтандырғыштарды қосу: Инсулин көбінесе оның белсенділігі мен тұрақтылығын сақтауға көмектесетін заттарды қосу арқылы тұрақтандырылады.

7. 
   Дайындау және орау: Алынған рекомбинантты инсулин тұжырымдалады, яғни оны медициналық қолдануға дайын ететін процеске ұшырайды. Содан кейін ол арнайы бөтелкелерге немесе процеске ұшырайды. Содан кейін ол арнайы бөтелкелерге немесе картридждерге оралады.
   

8. 
   Сапаны бақылау: Сапасы мен тиімділігін тексеру үшін рекомбинантты инсулин өндірісінің әртүрлі кезеңдерінде ауқымды сынақтар жүргізіледі. Бұл инсулиннің тазалығын, потенциалын және тұрақтылығын талдауды, сондай-ақ бактериологиялық сынақтарды қамтиды.
   

9. 
   Лицензиялау және маркетинг: Рекомбинантты инсулинді өндірудің барлық кезеңдерін сәтті аяқтағаннан кейін ол тіркеуге ұсынылады және тиісті лицензияны алғаннан кейін нарыққа шығарылады және пациенттерге қолжетімді болады.
   

Бұл қадамдар қант диабетін емдеу үшін жоғары сапалы инсулиннің үлкен көлемін өндіретін интеграцияланған рекомбинантты инсулин өндіру процесіне біріктірілген.