Die Geschichte des Insulins

Analysen

Das vielleicht wichtigste und am häufigsten verwendete Hormonarzneimittel in der medizinischen Praxis ist Insulin. Humaninsulin - ein Hormon, das von Betazellen des Pankreas synthetisiert wird - spielt bei den Prozessen der normalen Funktionsweise des menschlichen Körpers eine große Rolle.

Seine wichtigste Funktion besteht darin, die Körperzellen mit dem wichtigsten energetischen Material, Glukose, zu versorgen.

Wenn Insulin nicht ausreicht, können die Zellen keine Glukose aufnehmen, es sammelt sich im Blut an und die Gewebe und Organe leiden unter Energieausfall. Bei Insulinmangel entwickelt sich eine schwere Erkrankung wie Diabetes mellitus.

Bis zum Beginn des XX Jahrhunderts. Diabetespatienten starben im Kindesalter oder im Kindesalter an verschiedenen Komplikationen ihrer Erkrankung, kaum jemand konnte mehr als 5-7 Jahre nach Ausbruch der Krankheit leben.

Die Rolle der Bauchspeicheldrüse bei der Entwicklung von Diabetes wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts bekannt. Im Jahr 1869 untersuchte der 22-jährige Medizinstudent Paul Langergans in Berlin die Struktur der Bauchspeicheldrüse mit einem Mikroskop und machte auf bisher unbekannte Zellen aufmerksam, die Gruppen bilden, die gleichmäßig in der Drüse verteilt sind. Die Funktion dieser Zellen nennt man später Langerhans-Inseln blieb unbekannt.

Später vermutete Ernst Lako, dass das Pankreas an den Verdauungsprozessen beteiligt ist. 1889 versuchte der deutsche Physiologe Oscar Minkowski zu beweisen, dass der Wert der Bauchspeicheldrüse für die Verdauung bestimmt ist. Dazu hat er ein Experiment aufgebaut, bei dem er eine Drüse bei einem gesunden Hund entfernt hat. Einige Tage nach Beginn des Experiments machte Assistent Minkowski, der den Zustand der Versuchstiere beobachtete, auf eine große Anzahl von Fliegen aufmerksam, die zum Urin eines Versuchshundes flogen.

Nach der Untersuchung des Urins entdeckte er, dass ein Hund ohne Pankreas Zucker mit dem Urin absondert. Dies war die erste Beobachtung, die die Arbeit des Pankreas und die Entwicklung von Diabetes miteinander verband. Eugene Opie bewies 1901, dass Diabetes mellitus durch Störungen der Bauchspeicheldrüsenstruktur verursacht wird, nämlich durch die vollständige oder teilweise Zerstörung der Langerhans-Inseln.

Der erste, der Insulin isolieren und erfolgreich zur Behandlung von Patienten anwenden konnte, war der kanadische Physiologe Frederick Banting. Der Versuch, ein Heilmittel gegen Diabetes zu schaffen, hat die tragischen Ereignisse vorangetrieben - zwei seiner Freunde starben an Diabetes. Schon vor Banting versuchten viele Forscher, die die Rolle der Bauchspeicheldrüse bei der Entwicklung von Diabetes mellitus verstehen, eine Substanz zu isolieren, die den Blutzuckerspiegel direkt beeinflusst, aber alle Versuche scheiterten.

Diese Ausfälle waren auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass Pankreasenzyme (hauptsächlich Trypsin) die Insulinproteinmoleküle zumindest teilweise zersetzten, bevor sie aus dem Drüsengewebeextrakt isoliert werden konnten. Im Jahr 1906 konnte Georg Ludwig Zeltser mit Hilfe eines Pankreasextrakts einige Erfolge bei der Senkung des Blutzuckerspiegels von Versuchshunden erzielen, konnte seine Arbeit jedoch nicht fortsetzen. Scott verwendete an der University of Chicago 1911 einen wässrigen Extrakt aus der Bauchspeicheldrüse und bemerkte eine leichte Abnahme der Glykosurie bei Versuchstieren. Er konnte seinen Vorgesetzten jedoch nicht von der Bedeutung seiner Forschung überzeugen, und diese Experimente wurden bald eingestellt.

Dieselbe Wirkung wurde von Israel Kleiner im Jahre 1919 demonstriert, beendete die Arbeit jedoch zu Beginn des Ersten Weltkrieges nicht.

Eine ähnliche Arbeit wurde 1921 vom Professor für Physiologie der rumänischen Medizinschule Nicola Paulesco veröffentlicht, und viele, darunter auch in Rumänien, betrachten ihn als den Pionier des Insulins. Das Verdienst der Isolierung von Insulin und dessen erfolgreiche Verwendung gehört jedoch genau zu Frederick Banting.

Banting arbeitete als Junior Lecturer in der Abteilung für Anatomie und Physiologie an einer kanadischen Universität unter der Leitung von Professor John MacLeod, der damals als großer Spezialist für Diabetes galt. Banting versuchte, eine Atrophie des Pankreas zu erreichen, indem er seine Ausscheidungsgänge (Kanäle) 6–8 Wochen lang bandagierte, wobei die Langerhans-Inseln gegenüber den Wirkungen der Pankreasenzyme unverändert blieben, und um einen reinen Extrakt der Zellen dieser Inseln zu erhalten.

Um dieses Experiment durchzuführen, waren ein Labor, Assistenten und Versuchshunde, die Banting nicht hatte, erforderlich.

Um Hilfe zu bitten, wandte er sich an Professor John MacLeod, der sich der Misserfolge bei der Beschaffung von Pankreashormonen bewusst war. Deshalb erlaubte er Banting zunächst nicht in sein Labor. Banting zog sich jedoch nicht zurück, und im Frühjahr 1921 bat er MacLeod erneut, mindestens zwei Monate im Labor arbeiten zu dürfen. Da zu dieser Zeit MacLeod nach Europa gehen würde und das Labor frei war, stimmte er zu. Als Assistent von Banting erhielt Charles Best einen Schüler aus dem fünften Jahr, der die Methoden zur Bestimmung von Blutzucker und Urin gut studiert hatte.

Um ein Experiment durchzuführen, das große Ausgaben erforderte, musste Banting fast sein gesamtes Eigentum verkaufen.

Mehrere Hunde wurden mit Bauchspeicheldrüsengängen gefesselt, woraufhin sie auf ihre Atrophie warteten. Am 27. Juli 1921 wurde einem Hund mit einem entfernten Pankreas im Precoma ein atrophierter Pankreasextrakt verabreicht. Nach einigen Stunden hatte der Hund einen Rückgang des Blutzuckers und des Urins und Aceton verschwand.

Dann wurde der Bauchspeicheldrüsenextrakt ein zweites Mal eingeführt und sie lebte weitere 7 Tage. Vielleicht hätte der Hund länger gelebt, aber die Forscher hatten keine Extrakte mehr, da Insulin aus der Bauchspeicheldrüse der Hunde extrem arbeitsintensiv und langlebig war.

Anschließend begannen Banting und Best, aus der Bauchspeicheldrüse ungeborener Kälber einen Extrakt zu gewinnen, in dem noch keine Verdauungsenzyme gebildet worden waren, eine ausreichende Menge Insulin jedoch bereits synthetisiert war. Die Insulinmenge reicht nun aus, um den Versuchshund bis zu 70 Tage am Leben zu erhalten. MacLeod, der zu dieser Zeit aus Europa zurückgekehrt war, interessierte sich allmählich für die Arbeit von Banting und Best und verband das gesamte Laborpersonal damit. Banting, der ursprünglich den gewonnenen Pankreasextrakt Isletin nannte, benannte ihn auf Vorschlag von MacLeod in Insulin um (aus dem lateinischen Insula - "Insel").

Die Insulinproduktion wurde erfolgreich fortgesetzt. Am 14. November 1921 berichteten Banting und Best auf einem Treffen des Physiological Journal Club der University of Toronto über die Ergebnisse ihrer Forschungen. Einen Monat später folgte ein Bericht in den Vereinigten Staaten bei der American Physiological Society in New Haven.

Die Extraktmenge aus der Bauchspeicheldrüse von im Schlachthaus geschlachteten Rindern begann rasch zu wachsen, und es war ein Spezialist erforderlich, um die Feinreinigung von Insulin sicherzustellen. Zu diesem Zweck brachte MacLeod Ende 1921 den berühmten Biochemiker James Collip mit, der sehr schnell gute Ergebnisse bei der Insulinreinigung erzielte. Im Januar 1922 begannen Banting und Best die ersten klinischen Versuche mit Insulin beim Menschen.

Zuerst injizierten die Wissenschaftler jeweils 10 Einheiten Insulin und dann ein Freiwilliger, ein 14-jähriger Junge, Leonard Thompson, der an Diabetes litt. Die erste Injektion erfolgte am 11. Januar 1922, war jedoch nicht vollständig erfolgreich, da der Extrakt nicht ausreichend gereinigt wurde, was zur Entwicklung von Allergien führte. In den nächsten 11 Tagen arbeitete Collip im Labor hart, um den Extrakt zu verbessern, und am 23. Januar wurde dem Jungen die zweite Insulininjektion verabreicht.

Nach der Einführung von Insulin begann sich der Junge schnell zu erholen - es war die erste Person, die durch Insulin gerettet wurde. Bald rettete Banting seinen Freund, den Arzt Joe Gilchrist, vor dem kommenden Tod.

Die Nachricht vom ersten erfolgreichen Einsatz von Insulin am 23. Januar 1922 wurde zu einer internationalen Sensation. Banting und seine Kollegen haben buchstäblich Hunderte von Menschen mit Diabetes wiederbelebt, insbesondere solche mit schweren Formen. Er hatte viele Briefe geschrieben, in denen er um Rettung vor der Krankheit bat, und kam im Labor zu ihm. Zu diesem Zeitpunkt gab es jedoch noch viele Mängel - das Insulinpräparat war nicht ausreichend standardisiert, es gab keine Mittel zur Selbstkontrolle, und die Insulindosis musste grob mit dem Auge gemessen werden. Daher traten häufig hypoglykämische Reaktionen des Organismus auf, wenn der Glukosespiegel unter die Norm fiel.

Die Verbesserung des Insulins und seine Einführung in die tägliche medizinische Praxis wurde jedoch fortgesetzt.

Die University of Toronto begann mit dem Verkauf von Insulinproduktionslizenzen an verschiedene pharmazeutische Unternehmen, und ab 1923 wurde dieses Hormon für alle Diabetiker verfügbar.

Lily (USA) und Novo Nordisk (Dänemark), die immer noch führend in diesem Bereich sind, haben die Erlaubnis erhalten, Arzneimittel herzustellen. Bantingu im Jahr 1923. University of Toronto promovierte zum Doktor der Naturwissenschaften und wurde zum Professor gewählt. Eine spezielle medizinische Forschungsabteilung wurde auch für Banting und Best eröffnet, denen hohe persönliche Gehälter zugewiesen wurden.

1923 erhielten Banting und McLeod den Nobelpreis für Physiologie und Medizin, den sie freiwillig mit Best und Collip teilten.

Im Jahr 1926 konnte der Mediziner Abel Insulin in kristalliner Form synthetisieren. Nach zehn Jahren erhielt der dänische Forscher Hagedorn verlängertes (verlängertes) Insulin, und zehn Jahre später wurde das neutrale Protamin Hagerdon geschaffen, das nach wie vor eine der beliebtesten Insulinsorten ist.

Die chemische Zusammensetzung des Insulins wurde vom britischen Molekularbiologen Frederick Sanger festgelegt, der dafür 1958 den Nobelpreis erhielt. Insulin wurde das erste Protein, dessen Aminosäuresequenz vollständig entschlüsselt wurde.

Die räumliche Struktur des Insulinmoleküls wurde in den 1990er Jahren mithilfe der Röntgenbeugungsmethode ermittelt. Dorothy Crouft Hodgkin, die ebenfalls mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde.

Nachdem Banting Rinderinsulin erhalten hatte, wurden Versuche mit Insulin durchgeführt, das aus den Bauchspeicheldrüsen von Schweinen und Kühen sowie anderen Tieren (z. B. Walen und Fischen) gewonnen wurde.

Ein Humaninsulinmolekül besteht aus 51 Aminosäuren. Schweineinsulin unterscheidet sich davon nur in einer Aminosäure, Kuhsäure in drei, was sie nicht daran hindert, den Zuckerspiegel recht gut zu normalisieren. Insulin tierischen Ursprungs hat jedoch einen erheblichen Nachteil - es verursacht bei einem erheblichen Teil der Patienten eine allergische Reaktion. Daher waren weitere Arbeiten erforderlich, um das Insulin zu verbessern. Im Jahr 1955 wurde die Struktur des menschlichen Insulins entschlüsselt, und die Isolation begann intensiv.

Zum ersten Mal war es 1981 von den amerikanischen Wissenschaftlern Gilbert und Lomedico möglich. Etwas später wurde Insulin aus Bäckerhefe gentechnisch gewonnen. Insulin war das erste menschliche Protein, das 1978 von genetisch modifiziertem Bakterium E. coli synthetisiert wurde. Es wurde von ihm in der Biotechnologie eine neue Ära begonnen. Seit 1982 verkauft die amerikanische Firma Genentech in einem Bioreaktor synthetisiertes Humaninsulin. Dieses Insulin hat keine allergene Wirkung auf den menschlichen Körper.

Die Geschichte des Insulins ist eine der bemerkenswertesten Geschichten außergewöhnlicher Entdeckungen in der Pharmakologie. Die Bedeutung der Entdeckung und Synthese von Insulin zeigt bereits die Tatsache, dass drei Nobelpreise für die Arbeit mit diesem Molekül vergeben wurden. Diabetes mellitus ist nach wie vor eine unheilbare Krankheit, denn nur ständige Injektionen von magischer Medizin können Patienten das Leben retten.

Die Perfektion der Insulinproduktion ist jedoch noch nicht erreicht worden, sie hat Nebenwirkungen (z. B. tritt Lipodystrophie an den Injektionsstellen auf, usw.). Daher sind Bemühungen zur Verbesserung oder Verbesserung der Qualität der synthetisierten Insuline noch nicht abgeschlossen.

Geschichte der Insulinbildung

Das vielleicht wichtigste und am häufigsten verwendete Hormonarzneimittel in der medizinischen Praxis ist Insulin. Humaninsulin, ein Hormon, das aus Betazellen des Pankreas synthetisiert wird, spielt eine große Rolle bei den Prozessen der normalen Funktionsweise des menschlichen Körpers.

Seine wichtigste Funktion besteht darin, die Körperzellen mit dem wichtigsten energetischen Material, Glukose, zu versorgen.

Die Rolle der Bauchspeicheldrüse bei der Entwicklung von Diabetes wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts bekannt. 1869 untersuchte der 22-jährige Medizinstudent Paul Langergans in Berlin die Struktur der Bauchspeicheldrüse mit einem Mikroskop und lenkte die Aufmerksamkeit auf zuvor unbekannte Zellen, die Gruppen bildeten, die gleichmäßig in der Drüse verteilt waren, deren Funktion jedoch später als Langerhans-Inseln bezeichnet wurde blieb unbekannt.

Dieselbe Wirkung wurde von Israel Kleiner im Jahre 1919 demonstriert, beendete die Arbeit jedoch zu Beginn des Ersten Weltkrieges nicht.

Um dieses Experiment durchzuführen, waren ein Labor, Assistenten und Versuchshunde, die Banting nicht hatte, erforderlich.

Um Hilfe zu bitten, wandte er sich an Professor John MacLeod, der sich der Misserfolge bei der Beschaffung von Pankreashormonen bewusst war. Deshalb erlaubte er Banting zunächst nicht in sein Labor. Banting zog sich jedoch nicht zurück, und im Frühjahr 1921 bat er MacLeod erneut, mindestens zwei Monate im Labor arbeiten zu dürfen. Da zu dieser Zeit MacLeod nach Europa gehen würde und das Labor frei war, stimmte er zu. Als Assistent erhielt Banting Charles Best im fünften Jahr seines Studiums, der die Methoden zur Bestimmung von Blutzucker und Urin gut studiert hatte.

Um ein Experiment durchzuführen, das große Ausgaben erforderte, musste Banting fast sein gesamtes Eigentum verkaufen.

Die Verbesserung des Insulins und seine Einführung in die tägliche medizinische Praxis wurde jedoch fortgesetzt.

Die University of Toronto begann mit dem Verkauf von Insulinproduktionslizenzen an verschiedene pharmazeutische Unternehmen, und ab 1923 wurde dieses Hormon für alle Diabetiker verfügbar.

1923 erhielten Banting und McLeod den Nobelpreis für Physiologie und Medizin, den sie freiwillig mit Best und Collip teilten.

Die räumliche Struktur des Insulinmoleküls wurde in den 1990er Jahren mithilfe der Röntgenbeugungsmethode ermittelt. Dorothy Crouft Hodgkin, die ebenfalls mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde.

Interessante Fakten über die Entdeckung von Insulin

Das erste Insulin-Medikament, das das Leben von Menschen retten konnte, wurde 1922 einem kranken Teenager vorgestellt. Es wurde aus der Bauchspeicheldrüse einer Kuh hergestellt. Bevor man die Medizin erhielt, brauchte es jahrhundertelange Arbeit, Entdeckungen und Intrigen, und viele streiten sich immer noch darüber, wer Insulin eröffnete, auch wenn die Autoren den Nobelpreis erhielten.

Studieren

Die Menschheit kennt Diabetes schon seit der Antike: Sie merkt, dass das Wasser im Körper des Patienten nicht ausharrt, der Mensch ist ständig durstig. Areteus von Kappadokien nannte die Krankheit „Diabayno“ - „Durchlassen“. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war viel über Diabetes mellitus bekannt, und Hunde spielten dabei eine wichtige Rolle. Die Versuche wurden grausam durchgeführt: Die Tiere entfernten die Bauchspeicheldrüse, woraufhin die Wissenschaftler das Wachstum des Zuckers im Körper beobachteten (die Glukosemenge im Urin wurde bestimmt und die Symptome der Krankheit überwacht). So wurde bewiesen, dass Diabetes direkt mit der Bauchspeicheldrüse zusammenhängt.

Ein Wissenschaftler aus Russland, Leonid Sobolev, entdeckte als erster, dass nicht die gesamte Bauchspeicheldrüse für die Entwicklung von Diabetes verantwortlich ist, sondern nur ein Teil der Zellen (Langerhans-Inseln). Er tat dies im Jahr 1900, nachdem er den Ausscheidungsgang des Pankreas an den Hund gebunden hatte, was zu dessen Atrophie führte. Da jedoch die Langerhans-Inseln intakt blieben, entwickelte das Tier keinen Diabetes. Obwohl sich der Wissenschaftler aus Russland in die richtige Richtung bewegte, starb er, ohne die Forschung abgeschlossen zu haben.

In der Folge haben Wissenschaftler festgestellt, dass die Entwicklung der Krankheit durch den Mangel an biologisch aktiven Substanzen beeinflusst wird, die in diesen Zellen produziert werden und zur Glukoseabsorption im Körper und zu dessen Produktion beitragen (1916 gab der deutsche Charpy-Schäfer diesen Substanzen den Namen: das lateinische Wort "Insula" bedeutet Insel)..

Die Vorstellung, dass Diabetes durch äußerliche Verabreichung von Insulin behandelt werden kann, erschien fast sofort nach der Entdeckung, aber alle Experimente waren erfolglos. Holen Sie sich das Hormon in seiner reinen Form hat nicht funktioniert, und beim Verschlucken wurde das Medikament durch die Wirkung von Verdauungssäften zerstört.

Die erste Insulinsynthese könnte den französischen Forscher GLay machen. Er injizierte in die Kanäle des Pankreas des Hundes Öl, was zur Atrophie des Organs führte, während die Langerhans-Inseln intakt blieben. Von der atrophierten Drüse aus machte Gley die Dehnung und injizierte den Hund, der aufgrund des entfernten Pankreas Diabetes bekam. Das Tier starb nicht, während in ihren Körper Medizin injiziert wurde.

Gley schenkte seiner Entdeckung keine Bedeutung, machte ausführliche Forschungsbeschreibungen und legte 1905 die Paris Biological Society zur Aufbewahrung ab, wo sie jahrelang in einem Safe Staub gesammelt hatten.

Synthesis

Es wird offiziell angenommen, dass die erste Person, die über die Insulinsynthese informiert wurde, ein Kanadier Frédéric Banting war, der seine Idee mit Professor John MacLeod teilte: Für die Durchführung von Experimenten war ein Labor mit guter Ausrüstung erforderlich, und MacLeod konnte sie zur Verfügung stellen. Zunächst weigerte sich der Professor, den Experimenten Platz zu geben, und stimmte nur aus dem Grund zu, dass er nach Europa reisen sollte und er das Labor nicht besonders brauchte.

Daher nahm die Teilnahme an der Entwicklung nur ein Minimum an und sagte, dass zum Zeitpunkt seiner Rückkehr aus den Ferien alle Arbeiten abgeschlossen sein sollten, d. H. Zwei Monate später (die Wissenschaftler haben die von MacLeod festgelegte Frist nicht eingehalten, der zurückkehrende Professor wollte sie aus dem Labor ausweisen, konnte ihn jedoch überzeugen). Helfen Banting nahm einen der vielversprechendsten Medizinstudenten von Charles Best, der sehr an der Idee der Insulinsynthese interessiert war.

Die ersten Versuche wurden von Banting und Best an Hunden durchgeführt. Sie erhielten einen Auszug aus dem atrophierten Pankreas des Hundes (es dauerte etwa zwei Monate), wonach sie einem Komatier, bei dem die Drüse entfernt wurde, eine Injektion verabreicht hatten. Die Tatsache, dass sie sich auf dem richtigen Weg befinden, wurde klar, nachdem das Tier nach der Injektion noch sieben Tage gelebt hatte und das Koma verlassen hatte, als das Arzneimittel injiziert wurde und in dieses fiel, wenn keine Injektion verabreicht wurde. Während dieser Zeit haben Wissenschaftler ständig den Blutzuckerspiegel gemessen. Es war das erste Mal, dass jemand aus einem diabetischen Koma herauskam (zu dieser Zeit war es nicht über die Forschung des Franzosen bekannt).

Die Intrige begann später: Die Wissenschaftler haben kein Patent erteilt und das Recht auf Eröffnung der Universität übertragen. Nachdem MacLeod die Bedeutung der Entdeckung verstanden hatte, begann er aktiv zu arbeiten, zog alle vielversprechenden Mitarbeiter an und begann mit der Herstellung von Insulin-Medikamenten. Eine besondere Rolle spielte dabei der Biochemiker John Collip: Er konnte es so schaffen, dass keine Ligation von Gängen und Wartezeiten bis zum Pankreas-Atrophie erforderlich waren.

Die Wissenschaftler wandelten ihre Aufmerksamkeit von Hunden auf Kühe, und nach einiger Zeit wurde entdeckt, dass die Embryonen viel mehr Langerhans-Inseln haben als erwachsene Tiere. Die Ergebnisse wurden mit jeder Erfahrung immer erfolgreicher und die Wissenschaftler konnten das Leben des Hundes auf siebzig Tage verlängern. Im Jahr 1922 wurde das Medikament zuerst einem sterbenden Jungen verabreicht und erweckte ihn wieder zum Leben.

Preis

Danach machte MacLeod bei einem Treffen der Association of American Doctors einen Bericht und drehte es so, als hätte er die Entdeckung gemacht. Zur gleichen Zeit begann er, die Droge aktiv zu fördern, da er Verbindungen dazu hatte. Er konnte immer noch nicht die Rolle von Banting zum Schweigen bringen, aber die Rolle anderer Wissenschaftler wurde minimiert. Aus diesem Grund wurde der Nobelpreis für die Entdeckung von Insulin nur an ihn und Banting vergeben.

Mit der Tatsache, dass MacLeod den Preis gewann und Best nicht arbeiten konnte, widersprach Basting stark und begann öffentlich zu erzählen, wie die Experimente durchgeführt wurden, über die Rolle von MacLeod und nicht zu vergessen, welche Stöcke in die Räder des berühmten Wissenschaftlers stecken. Ein riesiger Skandal führte dazu, dass niemand die Auszeichnung erhielt und später auf vier Wissenschaftler aufgeteilt wurde: Basting teilte sich mit Best, Mcleod mit Collip.

Nachdem der französische Wissenschaftler Gray von der Auszeichnung erfahren hatte, beschloss er zu beweisen, dass er der Erfinder der Erfindung war, für die seine Notizen in Anwesenheit von Zeugen erstellt wurden. Er beruhigte sich erst, nachdem der in Litauen geborene Hermann Minkowski, der damals zu Russland gehörte, aber in Deutschland lebte und arbeitete, von der Möglichkeit sprach, einen Franzosen vor Gericht zu bringen, weil er Informationen versteckt hatte, die mehr als ein Leben retten könnten tausend Menschen.

Arzneimittelherstellung

Seit 1926 wird die Insulinproduktion in großem Umfang betrieben, sie wurde von führenden Pharmaunternehmen hergestellt und produziert seit kurzem Stahl in Russland. Zunächst wurde das Hormon aus dem Pankreas von Rindern hergestellt, verursachte jedoch häufig Allergien, da es nicht mit den drei Aminosäuren des Menschen zusammenfiel.

Dann begann man Schweineinsulin herzustellen (der Unterschied in einer Aminosäure), das der menschliche Körper besser aufnimmt, aber auch Allergien sind möglich. Daher wurde beschlossen, synthetisches Insulin herzustellen, das ein vollständiges Analogon des Menschen wäre. Hier rettete die Gentechnik vor allem die Biochemie.

Zuvor ist zu beachten, dass alle Proteine aus Aminosäurefragmenten zusammengesetzt sind. Gleichzeitig sind nur Aminosäuren an der Bildung von für die Insulinproduktion erforderlichen Polymeren beteiligt, die nur ein Kohlenstoffatom zwischen der Carboxylgruppe und der Aminogruppe aufweisen.

Obwohl es viele Aminosäuren gibt, sind nur 51 Aminosäurereste an der Insulinbildung beteiligt, so dass das Hormon eine der kürzesten Proteinketten ist.

Um Insulin zu erhalten, müssen Aminosäuren in einer genau definierten Reihenfolge verbunden sein (andernfalls können Sie ein Molekül erhalten, das nichts mit dem zu tun hat, was ein lebender Organismus produziert), was während der Experimente durchgeführt wurde.

Nach einiger Zeit konnten die Wissenschaftler mithilfe von Gentechnik und Biochemie die Produktion von Insulin organisieren, indem sie Hefestämme und gentechnisch veränderte E. coli in ein spezielles Nährmedium steckten, die in der Lage sind, menschliches gentechnisch hergestelltes Insulin herzustellen. Die Menge der produzierten Substanz war so groß, dass die Wissenschaftler glauben, dass eine solche Hormonverdünnung Insulin tierischen Ursprungs bald ersetzen wird.

Lagerung

Nach offiziellen Angaben übersteigt die Zahl der Diabetiker in Russland drei Millionen Menschen, daher wird der Insulinproduktion viel Aufmerksamkeit gewidmet. Derzeit wurde in Russland eine Technologie zur Herstellung von gentechnisch hergestelltem Insulin entwickelt. Aber die Anzahl der von Russland für eine solche Anzahl von Patienten hergestellten Medikamente reicht nicht aus. Daher kauft das Land neben dem in Russland freigesetzten Insulin eine große Anzahl von Medikamenten im Ausland und schafft damit die notwendigen Voraussetzungen für die Lagerung von Insulin in Lagerhäusern.

Im Zusammenhang mit der Lagerung von Insulin in Russland ist zu beachten, dass eine ungeöffnete Durchstechflasche normalerweise etwa zwei bis drei Jahre gelagert werden kann. Um sicherzustellen, dass sich Insulin nicht verschlechtert, ist es sehr wichtig, die Lagerbedingungen für Insulin zu beachten. Vor der Lagerung von Insulin muss berücksichtigt werden, dass die ideale Lagertemperatur 6 bis 8 ° C beträgt.

Die Aufbewahrung von Insulin ist an der Seitentür außerhalb des Gefriergerätes wünschenswert (Einfrieren ist nicht akzeptabel, da sich seine Struktur ändert). Ein paar Stunden vor der Injektion und Verdünnung müssen Sie ihn aus dem Kühlschrank ziehen und auf Raumtemperatur halten.

Das geöffnete Fläschchen wird bei Raumtemperatur (bis zu 25 ° C) vor Sonnenlicht und Heizgeräten aufbewahrt. Verwenden Sie nicht länger als vier Wochen. Wenn die Lösung trübe geworden ist, ist ein Niederschlag aufgetreten, ist nicht gut und muss verworfen werden.

Insulingeschichte, der das Insulin erfunden hat

Jeder Diabetiker sollte die Geschichte seiner Krankheit kennen. Dieses Wissen gibt ein umfassendes Gefühl der Kontrolle über die Krankheit und macht sie ernster für ihre Behandlung. Deshalb sprechen wir heute über Insulin - das wichtigste Hormon, das unseren Zuckerspiegel kontrolliert. In diesem Artikel werden wir die gesamte Chronologie der Insulinstudie von der Detektion (Insulinentdeckung) bis zur industriellen Produktion überprüfen.

Der Beginn der Forschung...

Die erste Forschung im Zusammenhang mit Insulin erschien 1869. Ein junger Wissenschaftler untersuchte die Bauchspeicheldrüse mit Hilfe eines Mikroskops, das kürzlich in ihm auftauchte. Er machte auf die merkwürdigen Ansammlungen von Zellen aufmerksam. Später werden sie Inseln von Langerhans genannt. Dann wusste er nicht, warum es sie gibt, und schlug nur vor, dass sie für die Regulierung der Verdauung notwendig sind. Paul Langergans hat seine Doktorarbeit diesen Zellen gewidmet.

Zwanzig Jahre später, im Jahre 1889, entschied ein bestimmter Physiologe Oskar Minkowski, alle Forschungen über das Pankreas abzulehnen und zu beweisen, dass es nichts mit der Verdauung zu tun hat. Er entfernte die Drüse vom Hund, aber nach einigen Tagen bemerkte er, dass Zucker und Zucker zusammen mit ihrem Urin freigesetzt wurden. Es war dann das erste Mal, dass Wissenschaftler die Bauchspeicheldrüse mit Diabetes in Verbindung brachten. Übrigens wurde Minkowski in wissenschaftlichen Kreisen nie berühmt und machte keine wichtigeren Entdeckungen. Vielleicht hat er nie akzeptiert, dass er das arme Tier verkrüppelt hatte...

Insulinentdeckung

Im Jahr 1900 bestätigte L.V. Sobolev wissenschaftlich, dass die Langerhans-Inseln ein bestimmtes Hormon absondern, das die Kohlenhydratprozesse im Körper reguliert. Er schlug auch eine Methode vor, um dieses Hormon von neugeborenen Tieren zu erhalten, da ihre Inseln sehr gut entwickelt sind. Für die Neugierigsten wäre es interessant, dass Sobolev im selben Labor mit Pavlov selbst gearbeitet hat. Zu eng die wissenschaftliche Welt, die nicht sagen...

In den nächsten Jahrzehnten versuchten viele Wissenschaftler, ein Mittel zur Behandlung von Diabetes durch Bauchspeicheldrüsenhormon zu bekommen (dann erschien der Name Insulin nicht). Wissenschaftliche Führer, die nicht an den Ernst der Forschung glaubten, verhinderten einen Wissenschaftler. Kleiner wurde durch den Ersten Weltkrieg verhindert. Der rumänische Wissenschaftler Paulesco veröffentlichte seine Forschungen, machte jedoch keine Fortschritte bei den Isolierungsmethoden.

Und erst 1922 gelang es einer Gruppe von Wissenschaftlern der University of Toronto, einem 14-jährigen Jungen mit Diabetes die erste Injektion von Insulin durchzuführen. Vorausgegangen waren jahrelange Experimente an Hunden, die auf Sobolevs Forschungen beruhten. Die Wissenschaftler, die diesen wissenschaftlichen Durchbruch erzielten, wurden Banting, Mcleod, Best und Collip genannt.

Die Geschichte des Insulins Schau auf die Vergangenheit

Nach Angaben der International Diabetes Federation mit Diabetes gibt es derzeit 542.000 Kinder unter 14 Jahren, 415 Millionen Erwachsene, und bis 2040 wird die Zahl der Diabetiker voraussichtlich 642 Millionen betragen 1.

Der Anstieg der Zahl der Menschen mit Diabetes ist zwar sicherlich mit Veränderungen im Lebensstil (Abnahme der körperlichen Aktivität), Ernährungsgewohnheiten (mit leicht verdaulichen Kohlenhydraten angereicherte Nahrungsmittel, tierischen Fetten) verbunden, zeigt jedoch gleichzeitig, dass dank der Entdeckung der modernen Zuckersenkung Medikamente, Methoden zur Beherrschung der Krankheit, Entwicklung von Algorithmen zur Diagnose und Behandlung von Komplikationen des Diabetes mellitus, der Lebenserwartung von Menschen mit Diabetes sowie die Verbesserung der Qualität _________

Die Menschheit ist seit 3,5 Tausend Jahren über Diabetes bekannt (der ägyptische Papyrus Herbes stammt aus dem Jahr 1500. v. Chr., Die erste Abhandlung, in der die Krankheit beschrieben wird), aber nur etwa 90 traten bei der Behandlung dieser schweren Krankheit auf. Vor Jahren, als Diabetes, einschließlich des ersten Typs, kein Todesurteil mehr darstellte.

Voraussetzungen für die Insulinbildung

Bereits im 19. Jahrhundert wurde bei der Autopsie von an Diabetes gestorbenen Patienten festgestellt, dass in allen Fällen die Bauchspeicheldrüse stark geschädigt war. In Deutschland entdeckte Paul Langergans 1869, dass in Pankreasgeweben bestimmte Zellgruppen vorhanden sind, die nicht an der Produktion von Verdauungsenzymen beteiligt sind.

In Deutschland bewiesen der Physiologe Oscar Minkowski und der Arzt Joseph von Mehring im Jahr 1889 experimentell, dass die Entfernung der Bauchspeicheldrüse bei Hunden zur Entwicklung von Diabetes führt. Dies erlaubte ihnen, anzunehmen, dass die Bauchspeicheldrüse eine bestimmte Substanz absondert, die für die Stoffwechselkontrolle des Körpers verantwortlich ist 2. Die Minkowski- und Meringa-Hypothese fand neue und neue Bestätigungen, und im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts, als die Beziehung zwischen Diabetes und Pankreasinseln Langerhans Islet, der Entdeckung der endokrinen Sekretion, untersucht wurde, wurde bewiesen, dass eine bestimmte Substanz, die von Langerhans-Inselzellen ausgeschieden wird, eine führende Rolle spielt bei der Regulierung des Kohlenhydratstoffwechsels 3. Die Idee entstand, dass, wenn diese Substanz isoliert wird, sie zur Behandlung von Diabetes verwendet werden kann, die Ergebnisse der Fortsetzung der Experimente von Minkowski und Merking, als den Hunden ein Extrakt nach Entfernung des Pankreas verabreicht wurde, was in einigen Fällen zu einer Abnahme der Glykosurie führte, nicht reproduzierbar waren. und die Einführung des Extrakts selbst verursachte einen Temperaturanstieg und andere Nebenwirkungen.

Europäische und amerikanische Wissenschaftler, wie Georg Sulzer, Nicola Paulesko 4 und Israel Kleiner, praktizierten die Einführung von Pankreasextrakt bei Diabetikern. Aufgrund der großen Anzahl von Nebenwirkungen und Problemen, die mit der Finanzierung verbunden waren, konnten sie die Experimente jedoch nicht abschließen.

Die Idee von Frederick Banting

Im Jahr 1920 versuchte Frederick Banting, ein 22-jähriger Chirurg, seine Praxis in einer kleinen kanadischen Stadt zu eröffnen, während er an der University of Western Ontario lehrte. Am Montag, dem 31. Oktober, sollte Banting die Schüler über den Kohlenhydratstoffwechsel informieren - ein Thema, bei dem er selbst nicht stark war. Um sich besser vorbereiten zu können, las Banting einen kürzlich erschienenen Artikel von M. Barron, der am späten Sonntagabend beschrieben wurde und die Blockade der Bauchspeicheldrüse beschrieb duktale Gallensteine und die daraus resultierende Atrophie der Azinuszellen (für die exokrine Funktion verantwortliche Zellen) 2. In derselben Nacht schrieb Banting seine Idee auf: „Die Pankreasgänge bei Hunden verbinden. Warten Sie auf die Atrophie der Acini, isolieren Sie das Geheimnis aus den Inselzellen, um die Glukosurie zu begünstigen. “5 Nachdem Banting keine Übung durchgeführt hatte, ging er zur Alma Mater der Universität von Toronto, wo er sich an Professor John MacLeod wandte, einen der führenden Experten für Kohlenhydratstoffwechsel. Obwohl der Professor die Idee von Banting ohne Begeisterung akzeptierte, suchte er ein Labor mit einem Minimum an Ausrüstung und 10 Hunden für den Chirurgen aus. Assistent Banting wurde der Losschüler Charles Best. Im Sommer 1921 begann das Experiment.

Banting und Best begannen ihre Forschung mit der Entfernung der Bauchspeicheldrüse bei Hunden. Bei einigen Tieren entfernten die Forscher die Bauchspeicheldrüse, bei anderen ligierten sie den Pankreasgang und entfernten die Drüse nach einiger Zeit. Dann wurde das atrophierte Pankreas in eine hypertonische Lösung gegeben und eingefroren. Die nach dem Auftauen als Ergebnis erhaltene Substanz wurde Hunden mit entferntem Pankreas und einer Diabetes-Klinik verabreicht. Forscher haben eine Abnahme des Glukosespiegels festgestellt, was das Wohlbefinden des Tieres verbessert. Professor MacLeod war von den Ergebnissen beeindruckt und beschloss, weiter zu arbeiten, um zu beweisen, dass Banting und Bests "Pankreasextrakt" wirklich funktioniert.

Neue Ergebnisse von Experimenten mit der Verwendung des Pankreas von Rindern haben es möglich gemacht, zu verstehen, dass auf das komplizierte Verfahren der Ligation des Pankreasganges verzichtet werden kann.

Ende 1921 schloss sich der Biochemiker Bertin Collip dem Forschungsteam an. Durch fraktionierte Fällung mit unterschiedlichen Alkoholkonzentrationen und anderen Reinigungsmethoden wurden Extrakte von Pankreasinseln erhalten, die auf sichere Weise in den menschlichen Körper eingeführt werden konnten. Es ist ein wirksamer und nicht toxischer Stoff und wurde in den ersten klinischen Studien verwendet 6.

Klinische Studien

Zuerst erfuhren Banting und Best das Insulin, das sie erhielten. Infolge der Einführung des Arzneimittels fühlten sich beide schwach und schwindelig, es wurden jedoch keine toxischen Wirkungen des Arzneimittels festgestellt.

Der erste Patient mit Diabetes, der am 11. Januar 1922 Insulin erhielt. wurde ein 14-jähriger Junge Leonard Thompson. Nach der ersten Injektion von 15 ml Insulin gab es keine signifikanten Veränderungen im Zustand des Patienten, der Glukosespiegel im Blut und im Urin sanken leicht ab, zusätzlich entwickelte der Patient einen sterilen Abszess. Am 23. Januar wurde eine wiederholte Injektion durchgeführt, und als Reaktion auf den Blutzuckerspiegel des Patienten normalisierte sich der Gehalt an Glukose und Ketonen im Urin. Der Junge selbst bemerkte eine Verbesserung seines eigenen Gesundheitszustands 7.

Eine der ersten Patienten, die Insulin erhielten, war die Tochter der obersten US-amerikanischen Oberin Elizabeth Heges Goshet. Überraschenderweise hatte sie vor Beginn der Insulintherapie 4 Jahre lang Diabetes mellitus und die Behandlung, die ihr Leben bis heute ermöglichte, war eine heftige Diät (etwa 400 kcal pro Tag). Elizabeth lebte mit Insulintherapie, bis sie 73 Jahre alt war und drei Kinder hatte.

Nobelpreis

Im Jahr 1923 verlieh das Nobelkomitee den Preis auf dem Gebiet der Physiologie und Medizin an Banting und MacLeod. Dies geschah nur 18 Monate nach dem ersten Bericht über das Medikament auf der Tagung der Association of American Physicians. Diese Entscheidung hat die ohnehin schwierige Beziehung zwischen Wissenschaftlern noch verschärft, weil Banting glaubte, dass McLeods Beitrag zur Erfindung des Insulins sehr übertrieben war. Laut Banting hätte der Preis zwischen ihm und seinem Assistenten Best aufgeteilt werden müssen. Um die Gerechtigkeit wiederherzustellen, teilte Banting seinen Teil des Preises mit Best und MacLeod mit dem Biochemiker Collip 8.

Das Patent für die Herstellung von Insulin, das sich im Besitz von Banting, Best und Collip befindet, wurde von Wissenschaftlern für 3 US-Dollar an die University of Toronto verkauft. Im August 1922 wurde ein Kooperationsvertrag mit den Pharmakonzernen Eli Lilly und Co geschlossen, der dazu beitrug, die Herstellung von Arzneimitteln im industriellen Maßstab zu etablieren.

Seit der Erfindung von Insulin sind mehr als 90 Jahre vergangen. Die Medikamente dieses Hormons werden verbessert, seit 1982 haben die Patienten bereits Humaninsulin erhalten, und in den 90er Jahren tauchten Analoga von Humaninsulin - Medikamenten mit unterschiedlicher Wirkdauer auf, aber wir müssen uns an die Menschen erinnern, die an den Ursprüngen dieses Medikaments standen, das täglich Millionen von Menschen rettet. Menschen

Insulin-Entdeckungsgeschichte

Insulin als Peptidhormon, das in den Betazellen der Pankreasinseln von Langerhans produziert wird. Sicherstellung der Permeabilität von Zellmembranen für Glukosemoleküle als Hauptfunktion. Einstufung von Insulinpräparaten und deren Erhalt.

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Einleitung

Insulimn (von lat. Insula - Insel) - ein Peptidhormon, wird in den Betazellen der Langerhans-Inseln des Pankreas gebildet. Es hat eine vielfältige Wirkung auf den Stoffwechsel in fast allen Geweben.

Die Hauptfunktion von Insulin besteht darin, die Permeabilität von Zellmembranen für Glucosemoleküle sicherzustellen. In vereinfachter Form können wir sagen, dass nicht nur Kohlenhydrate, sondern auch alle Nährstoffe letztendlich in Glukose gespalten werden, die zur Synthese anderer kohlenstoffhaltiger Moleküle verwendet wird und der einzige Brennstoff für zelluläre Kraftwerke ist - Mitochondrien. Ohne Insulin sinkt die Durchlässigkeit der Zellmembran für Glukose um das 20fache, und die Zellen verhungern, und der im Blut gelöste überschüssige Zucker vergiftet den Körper.

Die Insulinsekretionsstörung aufgrund der Zerstörung der Betazellen - absoluter Insulinmangel - ist ein Schlüsselelement bei der Pathogenese des Typ-1-Diabetes mellitus. Die Verletzung der Wirkung von Insulin auf das Gewebe - relativer Insulinmangel - spielt bei der Entwicklung von Typ-2-Diabetes eine wichtige Rolle.

Insulin-Entdeckungsgeschichte

Die Geschichte der Insulinentdeckung ist mit dem Namen des russischen Arztes I.M. Sobolev (zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts), der bewies, dass der Zuckerspiegel im menschlichen Blut durch ein spezielles Hormon der Bauchspeicheldrüse reguliert wird.

Im Jahr 1922 wurde Insulin, das aus der Bauchspeicheldrüse eines Tieres isoliert worden war, erstmals einem zehnjährigen Diabetiker verabreicht. Das Ergebnis übertraf alle Erwartungen und ein Jahr später veröffentlichte die amerikanische Firma Eli Lilly das erste tierische Insulinpräparat.

Nachdem in den nächsten Jahren die erste industrielle Insulinsubstanz erhalten worden war, wurde ein großer Weg ihrer Isolierung und Reinigung abgedeckt. Infolgedessen wurde das Hormon für Patienten mit Typ-1-Diabetes verfügbar. Insulinhormon-Pankreasmembran

Im Jahr 1935 optimierte der dänische Forscher Hagedorn die Wirkung von Insulin im Körper, indem er ein verlängertes Medikament vorschlug.

Die ersten Insulinkristalle wurden 1952 erhalten, und 1954 entschlüsselte der englische Biochemiker G.Senger die Struktur von Insulin. Die Entwicklung von Methoden zur Reinigung des Hormons von anderen hormonellen Substanzen und Produkten des Insulinabbaus ermöglichte die Gewinnung von homogenem Insulin, dem sogenannten Einkomponenteninsulin.

Anfang der 70er Jahre. Die sowjetischen Wissenschaftler A. Yudaev und S. Shvachkin schlugen eine chemische Insulinsynthese vor, die Umsetzung dieser Synthese im industriellen Maßstab war jedoch teuer und unrentabel.

In der Zukunft verbesserte sich der Reinigungsgrad von Insulinen progressiv, wodurch die durch Insulinallergien, Nierenfunktionsstörungen, Sehstörungen und Immuninsulinresistenz verursachten Probleme reduziert wurden. Das wirksamste Hormon wurde für die Substitutionstherapie bei Diabetes mellitus benötigt - homologes Insulin, dh Humaninsulin.

In den 80er Jahren ermöglichten die Fortschritte in der Molekularbiologie die Synthese sowohl der menschlichen Insulinketten mit E. coli, die dann zu einem biologisch aktiven Hormonmolekül verbunden wurden, als auch rekombinantes Insulin am Institut für Bioorganische Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften unter Verwendung genetisch veränderter E.coli-Stämme.

Die Verwendung der Affinitätschromatographie reduzierte den Gehalt an kontaminierenden Proteinen mit einem höheren Molekulargewicht als Insulin in der Zubereitung signifikant. Solche Proteine umfassen Proinsulin und teilweise gespaltene Proinsuline, die die Produktion von Antiinsulin-Antikörpern induzieren können.

Die Verwendung von Humaninsulin von Anfang an minimiert das Auftreten allergischer Reaktionen. Humaninsulin wird schneller resorbiert und hat unabhängig von der Form des Arzneimittels eine kürzere Wirkungsdauer als tierisches Insulin. Menschliche Insuline sind weniger immunogen als Schweinefleisch, insbesondere Rinder- und Schweineinsuline.

Insulintypen

Insulinpräparate unterscheiden sich im Reinigungsgrad; Empfangsquelle (Rinder, Schweine, Mensch); Substanzen, die der Insulinlösung zugesetzt werden (Verlängerung ihrer Wirkung, Bakteriostatika usw.); Konzentration; pH-Wert; die Möglichkeit, ICD mit SDI zu mischen.

Insulinpräparate variieren je nach Quelle. Schweine- und Rinderinsulin unterscheidet sich vom Menschen in der Aminosäurezusammensetzung: Rinder in drei Aminosäuren und Schwein in einer. Es ist nicht überraschend, dass Nebenwirkungen bei der Behandlung mit Rinderinsulin viel häufiger auftreten als bei der Behandlung mit Schweine- oder Humaninsulin. Diese Reaktionen äußern sich in immunologischer Insulinresistenz, Insulinallergie, Lipodystrophie (Änderung des Unterhautfetts an der Injektionsstelle).

Trotz der offensichtlichen Nachteile von Rinderinsulin ist es in der Welt immer noch weit verbreitet. Immunologisch sind die Mängel von Rinderinsulin jedoch offensichtlich: Es wird auf keinen Fall empfohlen, es für Patienten mit neu diagnostiziertem Diabetes mellitus, schwangere Frauen oder für eine kurzfristige Insulintherapie, beispielsweise in der perioperativen Phase, zu verschreiben. Die negativen Eigenschaften von Rinderinsulin bleiben auch erhalten, wenn es in einer Mischung mit Schweinen angewendet wird. Daher sollten gemischte Insuline (Schweine + Rinder) nicht zur Behandlung dieser Kategorien von Patienten verwendet werden.

Humaninsulinpräparate für die chemische Struktur sind völlig identisch mit Humaninsulin.

Das Hauptproblem der Biosynthesemethode zur Gewinnung von Humaninsulin ist die vollständige Reinigung des Endprodukts von den kleinsten Verunreinigungen der verwendeten Mikroorganismen und ihrer Stoffwechselprodukte. Neue Methoden der Qualitätskontrolle stellen sicher, dass biosynthetisches Humaninsulin frei von schädlichen Verunreinigungen ist; Ihr Reinigungsgrad und die Glukosesenkungseffizienz erfüllen somit die höchsten Anforderungen und sind nahezu gleich. Alle unerwünschten Nebenwirkungen, abhängig von den Verunreinigungen, enthalten diese Medikamente kein Insulin.

Derzeit werden drei Arten von Insulinen in der medizinischen Praxis verwendet:

- kurze Reichweite mit schnellem Wirkungseintritt;

- durchschnittliche Aktionsdauer;

- Langzeitwirkung mit langsamer Wirkung.

Tabelle 1. Eigenschaften kommerzieller Insulinpräparate

Beispiele (Handelsnamen)

Methylparaben m-Cresolphenol

NaCl-Glycerin Na (H) PO 4 Na-Acetat

Mensch Schweinefleisch Bull

Aktrapid-NM, Humulin-R Aktrapid, Aktrapid-MS Insulin für Injektionen (UdSSR, nicht mehr hergestellt)

Mensch Schweinefleisch Bull

Protafan-NM, Humulin-N Protafan-MS Protamin-Insulin (UdSSR, nicht mehr hergestellt)

Mensch Schweinefleisch Bull

Monotard-NM, Humulinzink-Monotard-MS, Lente-MS Lente

Kurzwirksames Insulin (ICD) - reguläres Insulin - ist ein kurzwirksames kristallines Zinkinsulin, das bei neutralem pH-Wert löslich ist und dessen Wirkung sich innerhalb von 15 Minuten nach subkutaner Verabreichung entwickelt und 5-7 Stunden anhält.

Das erste verlängerte Insulin (SDI) wurde in den späten 30er Jahren geschaffen, so dass Patienten seltener Injektionen vornehmen konnten als bei alleiniger Anwendung von ICD, wenn möglich, einmal täglich. Um die Wirkungsdauer zu verlängern, werden alle anderen Insulinpräparate modifiziert und bilden, wenn sie in neutralem Medium gelöst werden, eine Suspension. Sie enthalten Protamin in Phosphatpuffer - Protamin-Zink-Insulin und NPH (neutrales Protamin-Hagedorn) -NPH-Insulin oder verschiedene Konzentrationen von Zink in Acetatpuffer - Insulin ultralente, Tape, Sevile.

Insulinpräparate mittlerer Dauer enthalten Protamin, das ein Protein von durchschnittlich m ist. 4400, reich an Arginin und aus Regenbogenforellenmilz gewonnen. Für die Bildung des Komplexes ist ein Verhältnis von Protamin und Insulin von 1:10 erforderlich. nach subkutaner Verabreichung zerstören proteolytische Enzyme Protamin, wodurch Insulin absorbiert werden kann.

NPH-Insulin ändert das pharmakokinetische Profil von mit diesem gemischtem regulatorischem Insulin nicht. NPH-Insulin ist dem Insulinband als Bestandteil der durchschnittlichen Wirkdauer in therapeutischen Gemischen vorzuziehen, die reguläres Insulin enthalten.

Im Phosphatpuffer bilden alle Insuline leicht mit Zink Kristalle, aber nur Rinderinsulinkristalle sind ausreichend hydrophob, um eine langsame und stetige Freisetzung von Insulin bereitzustellen, die für ultralente Eigenschaften charakteristisch ist. Zinkkristalle von Schweineinsulin lösen sich schneller auf, die Wirkung kommt früher, die Wirkungsdauer ist kürzer. Daher gibt es kein ultralente Medikament, das nur Schweineinsulin enthält. Monokomponenten-Schweineinsulin wird unter dem Namen Insulinsuspension Insulin-neutral, Insulinisophan, Insulinaminochinurid hergestellt.

Insulinband ist eine Mischung aus 30% Insulin des Halbblatts (amorphes Insulin präzipitiert mit Zinkionen in Acetatpuffer, dessen Wirkung sich relativ schnell auflöst) mit 70% Insulin ultralente (schlecht lösliches kristallines Zinkinsulin, das einen verzögerten Beginn und eine verlängerte Wirkung hat). Diese beiden Komponenten bieten eine Kombination mit relativ schneller Absorption und stabiler Langzeitwirkung, wodurch das Insulinband zu einem geeigneten therapeutischen Mittel wird.

Insulinproduktion

Humaninsulin kann auf vier Arten hergestellt werden:

1) vollständige chemische Synthese;

2) Extraktion aus der Bauchspeicheldrüse einer Person (beide Methoden sind wegen Ineffizienz nicht geeignet: ungenügende Entwicklung der ersten Methode und Mangel an Rohstoffen für die Massenproduktion nach der zweiten Methode);

3) durch ein semisynthetisches Verfahren unter Verwendung einer enzymchemischen Substitution an Position 30 der B-Kette der Aminosäure Alanin in Schweineinsulin mit Threonin;

4) Biosyntheseverfahren für die Gentechnik. Die letzten beiden Verfahren erlauben es, hochreines Humaninsulin zu erhalten.

Gegenwärtig wird menschliches Insulin hauptsächlich auf zwei Wegen erhalten: durch Modifizieren von Schweineinsulin durch ein synthetisch-enzymatisches Verfahren und durch ein gentechnisches Verfahren.

Insulin war das erste Protein, das für kommerzielle Zwecke unter Verwendung der rekombinanten DNA-Technologie erhalten wurde. Es gibt zwei Hauptansätze zur Gewinnung von gentechnisch hergestelltem Humaninsulin.

Im ersten Fall produzieren getrennte (verschiedene Produzentenstämme) beide Ketten, gefolgt von der Faltung des Moleküls (Bildung von Disulfidbrücken) und der Trennung von Isoformen.

Im zweiten Schritt erfolgt die Herstellung in Form einer Vorstufe (Proinsulin), gefolgt von einer enzymatischen Spaltung mit Trypsin und Carboxypeptidase B zur aktiven Form des Hormons. Derzeit ist es am meisten bevorzugt, Insulin als Vorläufer zu erhalten, um den korrekten Verschluss von Disulfidbrücken zu gewährleisten (im Falle der getrennten Herstellung von Ketten werden aufeinanderfolgende Denaturierungszyklen, Trennung von Isoformen und Renaturierung durchgeführt).

Bei beiden Ansätzen ist es möglich, sowohl einzeln die Ausgangskomponenten (A- und B-Ketten oder Proinsulin) als auch als Teil von Hybridproteinen zu erhalten. Neben A- und B-Ketten oder Proinsulin können Hybridproteine in der Zusammensetzung enthalten sein:

- ein Trägerprotein, das das Fusionsprotein in den periplasmatischen Raum der Zelle oder des Kulturmediums transportiert;

- Affinitätskomponente, die die Auswahl eines Hybridproteins erheblich erleichtert.

Zur gleichen Zeit können beide Komponenten gleichzeitig in der Zusammensetzung des Hybridproteins vorhanden sein. Außerdem kann bei der Herstellung von Hybridproteinen das Prinzip der Multidimensionalität verwendet werden (dh es befinden sich mehrere Kopien des Zielpolypeptids im Hybridprotein), wodurch die Ausbeute des Zielprodukts signifikant gesteigert werden kann.

In Großbritannien wurden beide Humaninsulinketten unter Verwendung von E. coli synthetisiert, die dann an ein biologisch aktives Hormonmolekül gebunden wurden. Damit ein einzelliger Organismus Insulinmoleküle auf seinen Ribosomen synthetisieren kann, muss er mit dem erforderlichen Programm versorgt werden, dh, das Hormon-Gen wird eingeführt.

Holen Sie sich chemisch die Biosynthese-Vorstufe von Insulin oder zwei Gene, indem Sie die Biosynthese der Insulinketten A und B separat programmieren.

Die nächste Stufe ist der Einschluss des Gens für Insulinvorläufer (oder Kettengene getrennt) in das Genom von E. coli, einem unter Laborbedingungen gezüchteten speziellen Stamm von E. coli. Diese Aufgabe übernimmt die Gentechnik.

Ein Plasmid mit einem geeigneten Restriktionsenzym wird aus E. coli isoliert. Das synthetische Gen wird in das Plasmid inseriert (Klonierung mit dem funktionell aktiven C-terminalen Teil der β-Galactosidase von E. coli). Infolgedessen erhält E. coli die Fähigkeit, eine Proteinkette bestehend aus Galactosidase und Insulin zu synthetisieren. Synthetisierte Polypeptide werden chemisch vom Enzym abgespalten und anschließend gereinigt. In Bakterien werden pro Bakterienzelle etwa 100.000 Insulinmoleküle synthetisiert.

Die Art der von E. coli produzierten Hormonsubstanz wird dadurch bestimmt, welches Gen in das Genom des einzelligen Organismus eingefügt wird. Wenn das Insulinvorläufergen kloniert wird, synthetisiert das Bakterium den Insulinvorläufer, der dann einer Restriktionsenzymbehandlung unterworfen wird, um die Präität mit der Isolierung des C-Peptids zu entfernen, was zu biologisch aktivem Insulin führt.

Um gereinigtes Humaninsulin zu erhalten, wird das aus Biomasse isolierte Hybridprotein einer chemischen enzymatischen Transformation und einer geeigneten chromatographischen Reinigung (Frontal-, Gelpermeation, Anionenaustausch) unterzogen. Rekombinantes Insulin wurde am Institut für RAS unter Verwendung genetisch veränderter E. coli-Stämme erhalten. Ein Vorläufer, ein Hybridprotein, das in einer Menge von 40% des gesamten zellulären Proteins exprimiert wird, das Präproinsulin enthält, wird aus der gezüchteten Biomasse freigesetzt. Seine Umwandlung in Insulin in vitro erfolgt in derselben Sequenz wie in vivo - das führende Polypeptid wird abgespalten, Präproinsulin wird durch die Stufen der oxidativen Sulfitolyse in Insulin umgewandelt, gefolgt von einem reduktiven Verschluss von drei Disulfidbindungen und einer enzymatischen Isolierung der C-Peptidbindung. Nach einer Reihe von chromatographischen Reinigungen, einschließlich Ionenaustausch, Gel und HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie), wird Humaninsulin von hoher Reinheit und natürlicher Aktivität erhalten.

Ein Stamm mit einer in ein Plasmid eingebetteten Nukleotidsequenz, die ein Fusionsprotein exprimiert, kann verwendet werden, der aus linearem Proinsulin und dem an sein N-Terminus gebundenem Staphylococcus aureus-Proteinfragment A besteht.

Durch die Kultivierung der gesättigten Biomasse von Zellen des rekombinanten Stammes wird der Beginn der Produktion des Hybridproteins sichergestellt, dessen Isolierung und sequentielle Transformation im Röhrchen zu Insulin führt.

Ein anderer Weg ist auch möglich: In einem bakteriellen Expressionssystem stellt sich ein rekombinantes Fusionsprotein dar, das aus humanem Proinsulin und einem über einen Methioninrest daran gebundenen Polyhistidin-Schwanz besteht. Es wird mittels Chelat-Chromatographie an Ni-Agarose-Säulen aus Einschlusskörpern isoliert und mit Bromcyan digeriert.

Das isolierte Protein ist S-sulfoniert. Die Kartierung und massenspektrometrische Analyse des erhaltenen Proinsulins, gereinigt durch Ionenaustauschchromatographie an Anionenaustauschern und RP (Umkehrphasen) HPLC (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie), zeigt das Vorhandensein von Disulfidbrücken, die den Disulfidbrücken von nativem humanem Proinsulin entsprechen.

In letzter Zeit wurde besonderes Augenmerk auf die Vereinfachung des Verfahrens zur Herstellung von rekombinantem Insulin durch gentechnische Verfahren gelegt. Beispielsweise ist es möglich, ein Fusionsprotein zu erhalten, das aus dem Leaderpeptid von Interleukin 2 besteht, das über einen Lysinrest an den N-Terminus von Proinsulin gebunden ist. Das Protein wird in Einschlusskörpern effektiv exprimiert und lokalisiert. Nach der Isolierung wird das Protein mit Trypsin gespalten, um Insulin und C-Peptid herzustellen.

Das resultierende Insulin und das C-Peptid wurden durch RP-HPLC gereinigt. Bei der Herstellung von Fusionsstrukturen ist das Massenverhältnis des Trägerproteins zum Zielpolypeptid sehr signifikant. C-Peptide werden nach dem Head-Tail-Prinzip unter Verwendung von Aminosäure-Spacern verbunden, die die Sfi I-Restriktionsstelle und zwei Argininreste am Anfang und am Ende des Spacers tragen, um das Protein anschließend mit Trypsin zu spalten. HPLC-Spaltprodukte zeigen, dass die Spaltung des C-Peptids quantitativ ist, und dies macht es möglich, das Verfahren multimerer synthetischer Gene zu verwenden, um Zielpolypeptide im industriellen Maßstab zu erhalten.

Fazit

Diabetes mellitus ist eine chronische Krankheit, die durch absoluten oder relativen Insulinmangel verursacht wird. Es ist durch eine tiefe Stoffwechselstörung von Kohlenhydraten mit Hyperglykämie und Glukosurie sowie durch andere Stoffwechselstörungen infolge einer Reihe genetischer und äußerer Faktoren gekennzeichnet.

Insulin dient bis heute als radikaler und in den meisten Fällen der einzige Weg, um das Leben und die Behinderung von Diabetikern aufrechtzuerhalten. Vor der Aufnahme und Einführung von Insulin in die Klinik 1922-1923. Patienten mit Diabetes mellitus Typ I warteten ein bis zwei Jahre nach Ausbruch der Erkrankung trotz tödlicher Ernährung auf ein tödliches Ergebnis. Patienten mit Diabetes mellitus Typ I benötigen eine lebenslange Substitutionsbehandlung mit Insulin. Ein Abbruch aus verschiedenen Gründen für die regelmäßige Einführung von Insulin führt zu einer raschen Entwicklung von Komplikationen und dem unmittelbar bevorstehenden Tod des Patienten.

Derzeit liegt Diabetes hinsichtlich der Prävalenz nach kardiovaskulären und onkologischen Erkrankungen an dritter Stelle. Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) beträgt die Prävalenz von Diabetes bei der erwachsenen Bevölkerung in den meisten Regionen der Welt 2 bis 5%, und es besteht die Tendenz, die Anzahl der Patienten fast alle 15 Jahre zu erhöhen. Trotz der offensichtlichen Fortschritte auf dem Gebiet der Gesundheitsfürsorge steigt die Zahl der Insulin-abhängigen Patienten von Jahr zu Jahr. Allein in Russland sind es derzeit etwa 2 Millionen Menschen.

Die Herstellung von Medikamenten für inländisches menschliches genetisches Insulin eröffnet neue Möglichkeiten, um viele Probleme der Diabetologie in Russland zu lösen, um Millionen von Menschen mit Diabetes das Leben zu retten.

1. Biotechnologie: Lehrbuch für Universitäten / Hrsg. N.S. Egorova, V.D. Samuilova.- M.: Higher School, 1987, S. 15-25.

2. Gentechnisch hergestelltes Humaninsulin. Verbesserung der Effizienz der chromatographischen Trennung nach dem Prinzip der Bifunktionalität. / Romanchikov, A. B., Yakimov, S. A., Klyushnichenko, V. E., Arutunyan, A. M., Vulfson, A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997 - 23, Nr. 2

3. Egorov N. S., Samuilov V. D. Moderne Methoden zur Erzeugung industrieller Mikroorganismenstämme // Biotechnologie. Prinz 2. M.: Higher School, 1988. 208 p.

4. Immobilisierung von Trypsin und Carboxypeptidase B an modifizierten Kieselsäuren und deren Verwendung bei der Umwandlung von rekombinantem Human-Proinsulin in Insulin. / Kudryavtseva N. E., Zhigis L. S., Zubov V. P., Vulfson A. I., Maltsev K. V., Rumsh L.D. // Chemische Pharmazeutika. J., 1995-29, Nr. 1, Seiten 61-64.

5. Grundlagen der pharmazeutischen Biotechnologie: Studienführer / ETC. Prishchep, V.S. Chuchalin, K.L. Zaikov, L.K. Mikhalev - Rostow am Don: Phönix; Tomsk: Verlagshaus NTL, 2006.

6. Synthese von Insulinfragmenten und Untersuchung ihrer physikalisch-chemischen und immunologischen Eigenschaften. / Panin L. E., Tuzikov F. V., Poteryaeva ON, Maksyutov A.Z., Tuzikova N.A., Sabirov A.N. // Bioorganic Chemistry, 1997–23, Nr. 12, S. 953–960

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Insulin-Entdeckungsgeschichte

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