Insulin và công nghệ sản xuất insulin trên thế giới

Người ta đã nhận thấy rằng bệnh tiểu đường là một trong những căn bệnh đe dọa nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người.Trên thế giới, con số những người mắc bệnh tiểu đường ước tính khoảng từ 151 triệu đến 171 triệu (năm 2000), và dự kiến con số này sẽ là 221 triệu (năm 2010), năm 2030 sẽ lên đến 366 triệu người. Và đương nhiên, việc gia tăng con số những người mắc bệnh tiểu đường sẽ kéo theo sự gia tăng các biến chứng của căn bệnh này như thần kinh, xơ vữa động mạch…...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Insulin và công nghệ sản xuất insulin trên thế giới Insulin và công nghệ sản xuất insulin trên thế giới ..........., tháng ... năm ........ Insulin và công nghệ sản xuấtinsulin trên thế giớiNgười ta đã nhận thấy rằng bệnhtiểu đường là một trong những cănbệnh đe dọa nghiêm trọng tới sứckhoẻ của con người.Trên thế giới,con số những người mắc bệnh tiểuđường ước tính khoảng từ 151 triệuđến 171 triệu (năm 2000), và dựkiến con số này sẽ là 221 triệu(năm 2010), năm 2030 sẽ lên đến366 triệu người. Và đương nhiên,việc gia tăng con số những ngườimắc bệnh tiểu đường sẽ kéo theo sựgia tăng các biến chứng của cănbệnh này như thần kinh, xơ vữađộng mạch… Theo ước tính, sốngười tử vong trên thế giới do bệnhtiểu đường trong năm 2000 là 2,9triệu và con số này sẽ còn tiếp tụcgia tăng. Trong đó, tiểu đường type2 chiếm khoảng hơn 90% tổng sốca bệnh. Điều đó đòi hỏi phải tìmra những hướng tiệp cận mới choviệc ngăn ngừa và điều trị căn bệnhnày.Bệnh tiểu đường là một căn bệnhchịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố.Tiểu đường gây ra do tác độngphức tạp giữa gene và các yếu tốmôi trường, từ đó dẫn tới sự bấtbình thường trong quá trình điềuhoà lượng glucose trong cơ thể liênquan tới những vấn đề về hormoneinsulin.Insulin là một hormone được tiết rabởi tế bào beta trong đảoLangerhans của tuyến tụy khi độngvật tiêu ăn thức ăn, đâylà hormone quan trọng nhất choquá trình lưu trữ, sử dụng đường,acid amin và acid béo và duy trìlượng đường trong máu. Hàmlượng đường trong máu (hay còngọi là hàm lượng glucose trongmáu) là nguồn năng lượng thiết yếucho cơ thể. Nếu lượng đường trongmáu không duy trì ở mức bìnhthường có thể gây ra những cănbệnh nguy hiểm. Hàm lượng đườngtrong máu tăng có thể gây ra sự bàitiết đường qua nước tiểu, kết quả làbị mất glucose, hiện tượng này còngọi là bệnh tiểu đường. Nếu tìnhtrạng này tiếp diễn trong thời giandài, sẽ gây ra những biến chứngnguy hiểm trong mô, các cơ quancủa cơ thể. Mặt khác, hàm lượngđường trong máu giảm dẫn đếnnăng lượng cung cấp cho cơ thể bịthiếu hụt gây nguy hiểm cho sự duytrì cơ thể sống.Hàm lượng đường trong máu đượcduy trì ở mức bình thường là do sựcân bằng giữa các yếu tố làm tănglượng đường trong máu (nhưglucagon, hormone, cortisol,catecholamine) với các yếu tố làmgiảm lượng đường trong máu.Insulin là hormone duy nhất có thểlàm giảm lượng đường trong máu.Do đó, khi khả năng tiết hormonenày giảm đi (do một số nguyênnhân) thì insulin không cung cấp đủcho cơ thể gây ra bệnh tiểu đườngphụ thuộc insulin (Insulin-Dependent Diabetes Mellitus -IDDM), còn gọi là tiểu đường typeI. Với những bệnh nhân mắc tiểuđường type I thì insulin là phươngthuốc điều trị duy nhất.Insulin người là một polypeptidebao gồm một chuỗi A với 21 acidamin và một chuỗi B với 30 acidamin, có một cầu nối disulfur trongchuỗi A và 2 cầu nối disufur nốigiữa hai chuỗi A và B. Insulin banđầu được tổng hợp ởdạng “preproinsulin” (tiềninsulin) trên ribosome trong tế bàobeta trong đảo Langerhans củatuyến tụy. Preproinsulin là mộtphân tử dạng thẳng bao gồm: mộtpeptide tín hiệu chứa 24 acid amin(SP), chuỗi B, peptide C với 31acid amin (C) và chuỗi A nối vớinhau theo thứ tự SP-B-C-A. Khivận chuyển qua lưới nội chất,peptide tín hiệu bị phân cắt tạo raproinsulin (B-C-A). Proinsulin hìnhthành cầu nối disulfur trong lướinội chất, hình thành cấu trúc bậcba. Proinsulin bị phân cắt bởienzyme PC1/3 tại liên kết giữachuỗi B và peptide C và sau đó bịphân cắt bởi enzyme PC2 ngay vịtrí liên kết giữa chuỗi A và peptideC. Hai acid amin đầu N của peptidenối với đầu C của chuỗi B khi bịphân cắt bởi PC1/3 sẽ được phâncắt ra khỏi chuỗi B bởi enzymecarboxypeptidase H. Kết quả cuốicùng của quá trình phân cắt tạothành insulin. Hình 1. Cấu trúc của phân tử insulinTrong năm 2005, nhu cầu insulindùng trong trị bệnh tiểu đường ướctính khoảng 4.000 đến 5.000 kg vàdự kiến năm 2010 là 16.000 kg.Nhu cầu về insulin của thế giớivượt qua con số vài tấn/năm và vìthế nguồn cung cấp insulin cho trịbệnh tiểu đường đang thiếu hụt. Từnhững thập niên 1920 cho đếnnhững năm đầu của thập niên1980,insulin được tạo ra bằng cáchcô lập từ tuyến tụy của động vậtnhư heo và bò. Tuy nhiên, insulinngười có sự khác biệt trong thànhphần acid amin so với insulin bò(hai vị trí trong chuỗi A và một vịtrí trong chuỗi B) và insulin heo(một vị trí trong chuỗi B).Do đógây ra những tác dụng không mongmuốn (như dị ứng) khi sử dụnginsulin có nguồn gốc từ heo haybò. Ngoài ra, quá trình sản xuất vàtinh sạch insulin từ động vật còngặp nhiều khó khăn. Sau đó, cácphương pháp bán tổng hợp insulinngười từ insulin heo và bò đã đượcphát triển bằng các sử dụng phảnứng chuyển peptide(transpeptidation) sử dụng trypsin.Tuy nhiên, insulin tái tổ hợp đượcsản xuất bằng công nghệ tái tổ hợpdi truyền hiện đang được sử dụngchủ yếu do chi phí sản xuất thấp vàhiệ ...