基因工程制胰岛素的资料120页PPT
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生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源1、动物胰岛素:从猪和牛的胰腺中提取,两者药效相同,但与人胰岛素相比,猪胰岛素中有1个氨基酸不同,牛胰岛素中有3个氨基酸不同,因而易产生抗体。
2、半合成人胰岛素:将猪胰岛素第30位丙氨酸,置换成与人胰岛素相同的苏氨酸,即为半合成人胰岛素。
3、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):利用生物工程技术,获得的高纯度的生物合成人胰岛素,其氨基酸排列顺序及生物活性与人体本身的胰岛素完全相同。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。
另一方面,在胰岛素的基因工程生产中,下游处理非常复杂,复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。
基因工程制备胰岛素的原理基因工程制备胰岛素的原理主要涉及三个步骤:基因克隆、表达和纯化。
第一步:基因克隆。
首先,从人类组织或细胞中提取出编码胰岛素的基因,即胰岛素原基因(proinsulin gene)。
然后,使用酶切酶将这个基因剪切成多个片段。
接下来,将剪切好的基因片段与载体(通常是质粒)连接,形成重组质粒。
再将这个重组质粒转化到细菌中(如大肠杆菌)进行复制。
经过培养、筛选和鉴定,得到含有胰岛素基因的重组质粒。
第二步:基因表达。
将所得到的重组质粒注入到宿主细胞(通常是培养的动物细胞或真核表达系统)中,使其成为重组表达宿主。
在宿主细胞中,重组质粒会被转录成胰岛素的mRNA,并被细胞质中的核糖体翻译成胰岛素的前体蛋白(proinsulin)。
然后,前体蛋白经过一系列的翻译后修饰,如信号肽的剪切和糖基化等,转变成成熟的胰岛素蛋白。
第三步:纯化。
经过表达的胰岛素会以包括其他蛋白质的复杂混合物的形式出现在表达宿主细胞中。
因此,需要对这个混合物进行纯化,以获得高纯度的胰岛素。
一种常用的方法是使用层析技术,如亲和层析和离子交换层析等,根据胰岛素与某些特定配体(如金属离子或抗胰岛素抗体)的亲和性来进行分离和富集。
通过这些层析步骤,可以得到纯度较高的胰岛素。
总结起来,基因工程制备胰岛素的原理主要涉及基因克隆、基因表达和纯化。
通过基因克隆,首先获得含有胰岛素基因的重组质粒;接着,通过基因表达,将胰岛素基因在宿主细胞中转录和翻译成胰岛素蛋白;最后,通过纯化步骤,将胰岛素从其他蛋白质中分离出来,并得到高纯度的胰岛素。
这种方法可以大量制备胰岛素,为临床治疗糖尿病等疾病提供重要药物。
胰岛素制备 Prepared on 22 November 2020生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源1、动物胰岛素:从猪和牛的胰腺中提取,两者药效相同,但与人胰岛素相比,猪胰岛素中有1个氨基酸不同,牛胰岛素中有3个氨基酸不同,因而易产生抗体。
2、半合成人胰岛素:将猪胰岛素第30位丙氨酸,置换成与人胰岛素相同的苏氨酸,即为半合成人胰岛素。
3、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):利用生物工程技术,获得的高纯度的生物合成人胰岛素,其氨基酸排列顺序及生物活性与人体本身的胰岛素完全相同。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。