نوآوری در تولید انسولین

0 ۲۴

 نوآوری محققان ایرانی در تولید انسولین نوترکیب انسانی با تولید این داروی ضد دیابت در میزبان باکتریایی

محققان دانشکده علوم دانشگاه شیراز، با همکاری کرسی یونسکو تحقیقات بین رشته ای واقع در مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه تهران، موفق به تولید داروی انسولین در میزبان باکتریایی شدند. با موفقیت این پروژه، محققان ایرانی توانستند  نوآوری در تولید آزمایشگاهی انسولین نوترکیب انسانی ایجاد کنند.

انسولین

یک هورمون پپتیدی است و ساختار آن از 21 آمینواسید در زنجیره آلفا و 30 آمینواسید در زنجیره بتا تشکیل می شود.
انسولین ابتدا، به صورت پیش هورمون، در سلول های بتا جزایر لانگرهانس ساخته می شود. در این حالت به صورت یک کمپلکس 6 تایی و غیر فعال است و پس از رها شدن در خون به شکل مونومر تکی و فعال در می آید.

مونومر انسولین با وصل شدن به گیرنده خود در سطح سلول این امکان را به بافت های بدن می دهد که بتوانند قند آزادی که در خون وجود دارد، جذب کنند. هرگونه نقص این هورمون از قبیل نقص در ساختار، تولید، ترشح و توانایی در فعال سازی گیرنده های غشایی، موجب بروز بیماری دیابت خواهد شد.

در دیابت نوع 1، فرد بیمار به میزان زیادی توانایی تولید هورمون انسولین از دست داده است. افراد مبتلا به این نوع از دیابت با تزریق انسولین سعی در از بین بردن علائم این بیماری دارند.

حساسیت بدن بیماران مبتلا به دیابت نوع 2، نسبت به انسولین کاهش یافته است. برخی از افراد مبتلا به دیابت نوع 2 نیز وابسته به تزریق انسولین می باشند.

بیماران دیابتی با تزریق انسولین قادر به انجام فعالیت های عادی زندگی خود خواهند بود. همچنین اگر این افراد، نتوانند با تزریق این دارو میزان قند خون خود را تنظیم نمایند، با بالا بودن قند خون به مدت زیاد، آسیب های جبران ناپذیری بر دیگر اندام های بدن آنان وارد می شود.

اهمیت هورمون پپتیدی انسولین

انسولین هورمون تنظیم کننده قند خون است. حدود یک قرن از کشف این موضوع می گذرد و حال این دارو جزو پرفروش ترین داروهای پروتئینی و پپتیدی جهان شده است. از دلایل این امر می توان به گسترش هرچه بیشتر بیماری دیابت در جامعه انسانی اشاره کرد.
4 جایزه نوبل اهدایی به پژوهشگرانی که تحقیقات مهمی بر روی انسولین داشته اند، نشان دهنده اهمیت بالای این دارو برای جامعه جهانی است.

شرکت Novo Nordisk دانمارک، بیش از 80 درصد تولید و عرضه انسولین مصرفی دنیا را در اختیار دارد.
فروش جهانی این دارو در حال حاضر حدود 30 میلیارد دلار است.

تولید انسولین، روش ها و محدودیت ها

در حال حاضر برای تولید انسولین از میزبان های باکتریایی، سلول های پستانداران و قارچ ها استفاده می شود اما روش های کنونی مشکلات و محدودیت هایی دارند که باعث شده، مقدار فعلی تولید، نیازهای روزافزون به این دارو را به خوبی پاسخگو نباشد.

میزان بیان این هورمون در میزبان های ذکر شده بسیار کم است. انسولین به سرعت تجزیه می شود و مسیر پیچیده و طولانی برای خالص سازی طی می کند. این هورمون همچنین تمایل زیادی به لخته شدن و ایجاد فیبر آمیلوئیدی دارد. تمامی این موارد باعث شده که تولید این دارو در صنعت با مشکلات زیادی مواجه باشد.

روش جدید محققان ایرانی برای تولید هورمون انسولین

محققان و پژوهشگران ایرانی در دانشکده علوم شیراز توانستند علاوه بر ایجاد نوآوری در تولید آزمایشگاهی انسولین نوترکیب انسانی، این داروی ضد دیابت را در میزبان باکتریایی تولید کنند. پژوهشگران ایرانی برای این کار ژن های زنجیره های پپتیدی آلفا و بتای این هورمون را به ژن یکی از پروتئین های لنز چشم، یعنی آلفا کریستالین، متصل کردند.

آلفا کریستالین

آلفا کریستالین بیش از 50 درصد کل پروتئین های محلول عدسی چشم را تشکیل می دهد. آلفا کریستالین می تواند به عنوان یک مولکول چاپرون در لنز چشم عمل کند. این پروتئین به عنوان چاپرون اصلی لنز، مسئول حفظ شفافیت لنز و جلوگیری از نامحلول شدن، توده ای شدن و رسوب پروتئین ها روی لنز و به تعویق انداختن ابتلا به آب مروارید است. توده ای شدن و تشکیل فیبر آمیلوئیدی کریستالین نقش اساسی در پیدایش آب مروارید دارد.

در ادامه این پژوهشگران، پلاسمیدهای حاوی ژن های هیبریدی را به میزبان باکتریایی انتقال دادند.
زنجیره های آلفا و بتای انسولینی، توسط میزبان باکتریای، به صورت هیبرید همراه با آلفا کریستالین تولید می شوند.
در مرحله بعدی زنجیره های انسولینی، به روش برش شیمیایی، از پروتئین حامل، که همان آلفا کریستالین لنز چشم است، جدا شدند.

اتصال درست و صحیح دو زنجیره آلفا و بتا است که موجب ساخت انسولین فعال خواهد شد.
این مرحله یکی از مراحل مهم در تولید مولکول های فعال انسولینی می باشد که به مرحله الحاق زنجیره ای معروف است.
پژوهشگران دانشگاه شیراز از فعالیت چاپرونی آلفا کریستالین برای انجام این مرحله مهم و تولید مولکول های فعال انسولینی استفاده کردند.
استفاده از پروتئین چاپرون لنز چشم تولید مولکول های فعال انسولین را به طور چشمگیری بالا می برد.

این گروه پژوهشی همچنین عنوان می کند که روش به کارگرفته شده در این تحقیقات، قابلیت استفاده برای تولید صنعتی انسولین و همچنین برخی از داروهای پپتیدی دیگر را دارد.

اطلاعات پروژه

محسن اکبریان دانشجوی دکتری سلولی مولکولی دانشگاه شیراز است. او این پروژه را به سرپرستی دکتر رضا یوسفی، عضو هیات علمی دانشگاه، به ثمر رسانده است.
پروژه بزرگی با هدف بهینه سازی تولید آزمایشگاهی انسولین انسانی و آنالوگ های آن در حال انجام است. این تحقیقات در قالب همکاری آزمایشگاه شیمی دانشگاه شیراز با کرسی یونسکو دانشگاه تهران در تحقیقات بین رشته ای با محوریت دیابت، مستقر در مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه تهران در حال انجام است.
پژوهش محسن اکبریان بخش کوچکی از این پروژه بزرگ است.

نتایج این تحقیقات در نشریه PLOS one چاپ شده که شما مخاطبان بیولند می توانید آن را در اینجا مطالعه کنید.

منبع:

yon.ir/bio38

 

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.