轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)胰島素

1、1 轉(zhuǎn)基因 技術(shù)生產(chǎn) 胰島素 主講人：主講人： 組員：組員： 2 3 胰島素和諾貝爾獎(jiǎng) 1921年，加拿大醫(yī)生班廷(Banting)和他的助手從狗的胰腺中 提取胰島素。1922年第一次使用從牛胰腺中提取出來的胰島素并 應(yīng)用于治療糖尿病， 1923年，班廷被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)， 從發(fā)現(xiàn)到獲獎(jiǎng)，時(shí)間不到兩年，創(chuàng)造了諾獎(jiǎng)史上“前無古人、后 無來者”的最短記錄。 英國(guó)生物化學(xué)家桑格 在1955年將胰島素的氨 基酸序列完整地定序出 來，獲得了1958年的諾 貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 中國(guó)在1965年完成了結(jié)晶牛胰島素的人工合成。 4 研究目的及意義 l 中國(guó)目前糖尿病患者數(shù)達(dá)1.14億，全球的1/3。糖尿病的

2、病因是胰島素分泌 缺陷或其生物作用受損，所以最常用的治療方法就是以注射胰島素的方式 補(bǔ)充人體內(nèi)胰島素。 l 一開始胰島素都是從狗、豬、牛等家畜的胰腺中提取而得，但是，每噸動(dòng) 物胰腺中能提取的胰島素不到5克，產(chǎn)量太低。 l 人工合成的胰島素略微緩解全世界緊迫的需求，但是價(jià)格依然高昂，普通 人無力承擔(dān)。 l 如何批量、廉價(jià)的生產(chǎn)胰島素？辦法就是“轉(zhuǎn)基因”。 l 將人類胰島素基因?qū)爰?xì)菌（或真菌）中，如大腸桿菌或酵母菌，然后大 量繁殖細(xì)菌，收集細(xì)菌所分泌的“人胰島素”。 l 由于細(xì)菌的繁殖呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，一個(gè)轉(zhuǎn)基因細(xì)菌在短短幾小時(shí)后就能產(chǎn)生 上百萬的后代，這意味著人們能夠以很低的成本獲得幾乎無限量的人

3、胰島 素。 l 通過該項(xiàng)技術(shù)全球大多數(shù)糖尿病人才得到了很好的胰島素治療。 5 胰島素結(jié)構(gòu) 胰島素含有三對(duì)二硫鍵，胰島素含有三對(duì)二硫鍵， 其中兩對(duì)二硫鍵在其中兩對(duì)二硫鍵在A A鏈和鏈和 B B鏈之間形成，另一對(duì)二鏈之間形成，另一對(duì)二 硫鍵在硫鍵在A A鏈上。鏈上。 6 合成方法 長(zhǎng)期以來，人們已開發(fā)了多種大腸桿菌工程菌，但具有代表性和實(shí)用型的構(gòu) 建方案主要有以下三種。 AB鏈分別表達(dá)法鏈分別表達(dá)法 兩種工程菌分別合成-半乳糖苷酶人胰島素A鏈、-半乳糖苷酶人胰 島素B鏈兩種融合蛋白。以2：1的分子比混合后進(jìn)行體外化學(xué)折疊。 人胰島素原表達(dá)法人胰島素原表達(dá)法 將人胰島素原逆轉(zhuǎn)錄DNA（cDNA）編碼

4、序列克隆在-半乳糖苷酶基因的 下游，胰島素原能形成天然的空間構(gòu)象，為3對(duì)二硫鍵的正確配對(duì)提供了 良好的條件，使得體外折疊率高達(dá)80以上。 AB鏈同時(shí)表達(dá)法鏈同時(shí)表達(dá)法 將人胰島素的A鏈和B鏈編碼序列拼接在一起，然后組裝在大腸桿菌半 乳糖苷酶基因的下游。采用相應(yīng)的裂解方法獲得A鏈和B鏈肽段，最終通過 體外化學(xué)折疊制備具有活性的重組人胰島素。 7 最新研究成果 第三代胰島素 l 速效胰島素：新型超短效胰島素，吸收和起效時(shí)間更 快，患者不再受到“提前30分鐘”的制約，使用胰島 素更加靈活方便，大大減少了漏用或重復(fù)用藥的潛在 風(fēng)險(xiǎn)。 l 長(zhǎng)效胰島素：就是通過對(duì)人胰島素的加工和修飾，使 其穩(wěn)定、緩慢發(fā)揮

5、作用，從而實(shí)現(xiàn)“打一針，管一天” 的治療效果。并且和既往的精蛋白結(jié)合胰島素相比， 具有作用時(shí)間更長(zhǎng)、療效更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。 8 國(guó)際市場(chǎng)供不應(yīng)求 雖然轉(zhuǎn)基因技術(shù)的長(zhǎng)期、廣泛使用已經(jīng)使胰島素的價(jià)格降得非常 低，但是由于患者需要每天注射，所以需求量非常大，仍舊有供不應(yīng) 求的趨勢(shì)。中國(guó)的一位普通糖尿病患者，一個(gè)月使用胰島素需要花費(fèi) 幾百元。 全球已確診的糖尿病人總數(shù)有3.2億人，按比例推算，國(guó)際市場(chǎng)胰 島素原料藥年需求量約在120130噸。但實(shí)際上，全球胰島素總產(chǎn)量 只有40噸左右，可見這一市場(chǎng)的增長(zhǎng)空間十分巨大。 9 發(fā)展前景 為了進(jìn)一步提高胰島素產(chǎn)量，降低胰島素價(jià)格，現(xiàn)在將人的胰 島素基因轉(zhuǎn)入植物中

6、的技術(shù)正在被開發(fā)。加拿大SembioSys生物工程 公司利用北美洲普遍栽培的高產(chǎn)油料作物紅花作為轉(zhuǎn)基因植物 “平臺(tái)”，成功生產(chǎn)出“紅花子來源人胰島素”（代號(hào)SBS1000），其藥 代動(dòng)力學(xué)與藥效學(xué)試驗(yàn)結(jié)果與美國(guó)禮來利用大腸桿菌表述胰島素基因 生產(chǎn)的重組DNA人胰島素基本一樣。理論上，每公頃紅花田可生產(chǎn)出 1公斤人胰島素原料藥。 受到SembioSys公司的鼓舞，加拿大渥太華大學(xué)生物技術(shù)研究中心 的科研人員也利用另兩種高產(chǎn)作物煙草和水稻植株生產(chǎn)出了一種 名為“胰島素樣生長(zhǎng)因子”（ILGF）的新型降血糖藥物。據(jù)稱，ILGF的 降糖效果甚至優(yōu)于常規(guī)口服降糖藥。如果ILGF能通過臨床試驗(yàn)并成功 上市，

7、或?qū)⒊蔀榍熬翱善诘膰?guó)際醫(yī)藥市場(chǎng)暢銷產(chǎn)品。 10 參考文獻(xiàn) 酵母表達(dá)基因工程產(chǎn)物不均一性分析及其對(duì)策 王洪海，高卜渝 - 中國(guó)科學(xué):化學(xué) - 1994 - 被引量: 42 畢赤酵母高效電轉(zhuǎn)化方法的探討 張艷，楊清武，呂鳳林 - 中國(guó)修復(fù)重建外科雜志 - 2002 - 被引量: 15 胰島素原的基礎(chǔ)和臨床研究 駱天紅 - 國(guó)際內(nèi)分泌代謝雜志 - 1995 - 被引量: 15 人胰島素原類似物(BKRA)基因的合成與表達(dá) 房德興，王永山 - 中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào) - 1998 - 被引量: 12 單鏈胰島素前體在酵母中的分泌表達(dá)及其轉(zhuǎn)變成人胰島素 朱尚權(quán)，徐明華，許英鎬，. - 中國(guó)科學(xué):生命科學(xué) - 1997 - 被引量: 10 人胰島素原類似物(BKRA)基因三聯(lián)體的構(gòu)建與表達(dá) 房德興，周宗安，翟春生，. - 藥物生物技術(shù) - 1999 - 被引量: 10 重組單鏈胰島素的連接肽與其生物功能的關(guān)系 黃一丁，梁鎮(zhèn)和，馮佑民 -