Bài giảng Chương 8: Ứng dụng kỹ công nghệ gen trong Y học và chẩn đoán

Bài giảng Chương 8: Ứng dụng kỹ công nghệ gen trong Y học và chẩn đoán trình bày về kỹ thuật gen trong sản xuất chế phẩm sinh học (sản xuất hormon sinh trưởng tái tổ hợp, sản xuất insulin tái tổ hợp, sản xuất interferon tái tổ hợp; sản xuất yếu yếu tố VIII và IX tái tổ hợp;...).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 8: Ứng dụng kỹ công nghệ gen trong Y học và chẩn đoán PHẦN IIIMỘT SỐ ỨNG DỤNG CHỦ YẾU CỦA CÔNG NGHỆ GEN CHƯƠNG VIII ỨNG DỤNG KỸ CÔNG NGHỆ GEN TRONG Y HỌC VÀ CHẨN ĐOÁN I. Kỹ thuật gen trong sản xuất chế phẩm sinh học1. Sản xuất insulin tái tổ hợp1.1 Lược sử nghiên cứu insulin- Do các tế bào beta của tuyến tụy sản xuất, đóng vai trò chuyển hóa đường- Bệnh tiểu đường (Diabetes) do thiếu hụt insulin.- Từ năm 1922 đã tách chiết insulin từ tụy bò và lợn để điều trị tiểu đường- Cấu trúc phân tử insulin người được phát hiện vào năm 1926. Năm 1955 Sanger và cộng sự đã giải trình tự và sắp xếp acid amin- 1963-1965 đã tổng hợp nhân tạo bằng con đường hóa học đắt, không phù hợp- 1967, phát hiện cấu trúc proinsulin- 1969, phát hiện 3 dạng cấu trúc- 1978, sản xuất insulin tái tổ hợp trong E.coli- 1982, insulin được phép lưu hành ở châu Ậu. Bán ở Mỹ năm 1983 1.2 Cấu trúc gen mã hóa insulin ở người• Gen mã hóa insulin (IND) nằm trên NST số 11, trên cánh ngắn (11p)• Vùng không mã hóa chia làm 3 cụm gen ký hiệu I, II và III• Vùng mã hóa có kích thước 1430 bp. Trong vùng mã có 2 intron.• Đoạn gen mã hóa cho 4 peptid của phân tử insulin: Chuỗi peptid tín hiệu (leader), chuỗi B, chuỗi C và chuỗi A Preproinsulinis difficult for E.coli to produce Contains a signal sequence+ A,B, C sections of protein Signal sequence is removed after targeting to RER Translation continues on RER (forming proinsulin) Removal of 33 amino acids at Golgi InsulinInsulin is made up of 2 chains = 51 amino acids total A chain = 21 amino acids B chain = 30 amino acidsIn reality both chains are present in the same protein 1.3 Công nghệ sản xuất insulin tái tổ hợpNguyên lý chung bao gồm:- Tách chiết và tính sạch RNA thông tin mã hoá preproinsulin- Thực hiện kỹ thuật phiên mã ngược- Sử dụng enzym giới hạn loại bỏ gen mã hóa chuỗi C, tách dòng riêng từng đoạn gen mã hóa chuỗi A và B- Tạo vector biểu hiện gen đoạn A và B- Biến nạp riêng mỗi loại vector trong E.coli- Thực hiện quá trình lên men thu protein chuỗi A- lacZ và B-lacZ- Thu riêng từng loại protein lai và thực hiện phản ứng cắt với cyanur bromid giữa a.a cuối cùng của insulin và a.a của -galactosidase- Tách và tinh sạch chuỗi A và B, sau đó tạo hỗn hợp chuỗi A và B, hình thành cầu nối disulfit và thu insulin thành phẩmSản xuất insulin tái tổ hợp HumanInsulinProductionbyBacteria andcutwitharestrictionenzyme6)jointheplasmidandhumanfragment HumanInsulinProductionbyBacteria Mixtherecombinantplasmidwith bacteria.Screeningbacterialcellstolearnwhichcontainthehumaninsulingeneisthehardpart. RoutetotheProductionbyBacteriaofHumanInsulinOnecellwiththerecombinantplasmid Afermentorusedtogrow recombinantbacteria. Thisisthestepwhengenecloningtakesplace. Thesinglerecombinantplasmidreplicateswithinacell. Thenthesinglecellwithmanyrecombinantplasmidsproducestrillionsof likecellswithrecombinantplasmid–andthehumaninsulingene. RoutetotheProductionbyBacteriaofHumanInsulinThefinalstepsaretocollectthebacteria,breakopenthecells,andpurifytheinsulinproteinexpressedfromtherecombinanthumaninsulingene.RoutetotheProductionbyBacteriaofHumanInsulin Overviewofgene Cloninganimation cloning.2. Sản xuất hormon sinh trưởng tái tổ hợp2.1 Lịch sử nghiên cứu hormon sinh trưởng- Hormon sinh trưởng người (hGH – Human Growth Hormone) phát hiện năm 1920. Năm 1950 đã tách chiết hGH từ tuyến yên người.- 1956, hGH tách từ não bò, cừu, … dùng để chữa bệnh lùn ở trẻ em.- 1972, cấu trúc phân tử của hGH được xác định- 1985, hãng Genetech sản xuất thành công hGH có tên Protropin.• Hormon sinh trưởng người hiện nay chủ yếu sản xuất bằng phương pháp tái tổ hợp gen. Có nhiều sản phẩm thương mại giúp điều trị bệnh hay giúp cho phát triển cơ bắp.• hGH là protein nhỏ, có 191 a.a. Trong phân tử có 2 liên kết disulfit• Các gen mã hóa hGH của người, bò… chuyển vào động vật như cá, lợn,…tạo động vật chuyển gen phát triển nhanh. Human Growth Hormone (HGH) (somatotropin) • HGH promotes overall body growthby increasing amino acid uptake by cells, protein synthesis and fat utilization for energy Insufficient production of HGH by ...