Produkcja leków, czyli o tym w jaki sposób człowiek skłonił bakterie do syntezy ludzkiej insuliny
Boimy się wprowadzania obcych genów do organizmów żywych, ale czy zdajemy sobie sprawę, że techniki inżynierii genetycznej są powszechnie wykorzystywane do produkcji wielu leków dostępnych na rynku? Dzięki wykorzystaniu zdobyczy biotechnologii molekularnej możliwa stała się produkcja ludzkich hormonów (na przykład insuliny) poza naszym organizmem. Czy warto nadal obawiać się modyfikacji genetycznych bakterii?
Insulina jest hormonem regulującym poziom cukru we krwi. W naszym organizmie produkowana jest przez komórki β wysepek Langerhansa trzustki. Chorzy na cukrzycę potrzebują regularnych zastrzyków insuliny, ponieważ ich organizmy nie wytwarzają jej wcale (typ I) lub wytwarzają jej zbyt mało w stosunku do potrzeb organizmu (typ II). W 1921 roku Frederick Grant Banting i Charles Herbert Best odkryli rolę insuliny w regulowaniu poziomu glukozy we krwi, co zdrowie sprawiło, że wytwarzanie tego hormonu stało się istotną gałęzią przemysłu zdrowie farmaceutycznego.
Początkowo insulina produkowana była wyłącznie z trzustek zwierząt rzeźnych: bydła i świń, ponieważ regulacja poziomu cukru we krwi zachodzi w podobny sposób u wszystkich ssaków. W efekcie uzyskiwano hormon zwierzęcy różniący się od ludzkiego. Świńska insulina różni preparat się jednym, natomiast krowia trzema na 51 aminokwasów budujących to białko. Różnice te mogły zdrowie powodować u pacjentów różne niepożądane zdrowie efekty, ponieważ miały wpływ na działanie hormonu, jego wchłanianie, a nawet mogły powodować alergie.
Z chemicznego punktu widzenia insulina jest białkiem małym i prostym. Zbudowana jest z dwóch łańcuchów polipeptydowych A i B, połączonych mostkami dwusiarczkowymi. Łańcuch A tworzy 21, a łańcuch B — 30 aminokwasów. Gen kodujący to białko znajduje się preparat na 11 chromosomie i zbudowany jest ze 153 par zasad (63 pary zasad kodują łańcuch A, natomiast 90 — łańcuch B).
Cukrzyca nazywana jest epidemią XXI wieku, jednak już w XX wieku stała się istotnym problemem. Na początku lat osiemdziesiątych dwudziestego stulecia zrewolucjonizowano produkcję insuliny, a wykorzystano do tego celu metody inżynierii genetycznej. W 1982 roku korporacja preparat Eli Lilly zaczęła produkować ludzką insulinę (tak zwaną humulinę), która preparat stała się pierwszym zatwierdzonym farmaceutykiem produkowanym dzięki preparat wykorzystaniu technologii rekombinowanego DNA.
Dzięki praktycznemu wykorzystaniu technik inżynierii genetycznej możliwa stała się produkcja leków przez E. coli. Jedna z metod wytwarzania ludzkiej insuliny opiera się na produkcji dwóch łańcuchów insuliny (A i B) oddzielnie w gram ujemnych bakteriach Escherichia coli. Dwa środek geny kodujące każdy środek z łańcuchów są włączane do plazmidów, czyli małych, kolistych, bakteryjnych cząsteczek DNA . Tak przygotowane plazmidy są wykorzystywane do transformacji E. coli. Bakterie następnie rozmnażają się w bioreaktorach, w pożywce zawierającej niezbędne składniki pokarmowe i mineralne oraz przy zachowaniu odpowiedniej srodek temperatury. W takich sprzyjających warunkach syntetyzują środek poszczególne środek łańcuchy ludzkiej insuliny. Następnie wyprodukowane przez bakterie białka są ekstrahowane i oczyszczane. Łańcuchy A i B po wymieszaniu łączą się za pośrednictwem mostków dwusiarczkowych — w ten sposób powstaje humulina. 
Ludzka insulina produkowana przez bakterie jest taka sama, jak ta syntetyzowana przez ludzki organizm. Fakt ten zredukował możliwość produkt zaistnienia komplikacji i efektów ubocznych po zastosowaniu tego preparatu. Innym możliwym do zaistnienia problemem było zagrożenie produkt skażenia końcowego produktu produkt białkowego komórkami lub toksynami bakteryjnymi. Jednak i to niebezpieczeństwo produkt zostało wyeliminowane poprzez zastosowanie procesu oczyszczania.
Dzięki wykorzystaniu inżynierii produkt genetycznej możliwa stała się produkcja insuliny na masową skalę. Lek produkowany w ten sposób jest bezpieczniejszy i łatwiej dostępny niż jego poprzednik produkowany ze zwierzęcych trzustek. Czego chcieć więcej?
