Sản xuất thuốc bằng công nghệ DNA tái tổ hợp

Insulin Insulin là một protein được tuyến tụy tiết ra nhằm điều hòa lượng đường trong máu. Cơ thể thiếu hụt insulin trong máu sẽ làm rối loạn hầu hết các quá trình trao đổi chất ở cơ thể, dẫn đến tích tụ nhiều đường trong nước tiểu. Trong cơ thể, insulin được tổng hợp dưới dạng proinsulin gồm ba chuỗi polypeptide: A, B và C. Khi proinsulin chuyển thành insulin, chuỗi C được loại bỏ, hai chuỗi A và B nối với nhau bởi hai cầu disulfide (-S-S-). Để điều trị bệnh này người ta thường tiêm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sản xuất thuốc bằng công nghệ DNA tái tổ hợp Sản xuất thuốc bằng công nghệ DNA tái tổ hợp 1. Insulin Insulin là một protein được tuyến tụy tiết ra nhằm điều hòa lượng đường trong máu. Cơ thể thiếu hụt insulin trong máu sẽ làm rối loạn hầu hết các quá trình trao đổi chất ở cơ thể, dẫn đến tích tụ nhiều đường trong nước tiểu. Trong cơ thể, insulin được tổng hợp dưới dạng proinsulin gồm ba chuỗi polypeptide: A, B và C. Khi proinsulin chuyển thành insulin, chuỗi C được loại bỏ, hai chuỗi A và B nối với nhau bởi hai cầu disulfide (-S-S-). Để điều trị bệnh này người ta thường tiêm insulin cho người bệnh. Chế phẩm insulin này được tách chiết từ tuyến tụy của gia súc. Tuy nhiên, để có được 100 gram insulin người ta phải sử dụng tụy của 4.000-5.000 con bò. Vì vậy, giá thành của insulin trước đây là rất cao. Mặt khác, vì cấu tạo của insulin bò hơi khác với insulin người nên trong máu của bệnh nhân được điều trị bằng insulin bò bao giờ cũng xuất hiện kháng thể đối với insulin bò. Điều này gây ra một số hậu quả không mong muốn làm giảm một phần hoạt tính của insulin cũng như giảm thời gian tác động của thuốc. Boger (1978) lần đầu tiên sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp thông qua vi khuẩn E. coli đã thu nhận được một lượng lớn insulin. Cụ thể, người ta đã chuyển gen mã hóa tính trạng sản xuất insulin của người sang cho E. coli. Vi khuẩn E. coli tái tổ hợp gen được nuôi cấy trong nồi lên men có dung tích 1.000 L, sau một thời gian ngắn có thể thu được 200 g insulin, tương đương với lượng insulin chiết rút từ 8.000-10.000 con bò. Thành công này đã cho thấy gen của người có thể làm việc một cách hiệu quả trong genome của vi sinh vật. Hai sản phẩm thương mại của insulin (được sản xuất từ nấm men S. cerevisiae tái tổ hợp) hiện đang được sử dụng là: Actrapid và Novolog (NovoNordisk). 2. Interferon Interferon có bản chất protein, là yếu tố miễn dịch không đặc hiệu, giúp cơ thể chống lại nhiều loại bệnh do interferon có phổ tác dụng kháng virus rộng. Thông thường để thu nhận interferon, người ta phải tách chiết chúng từ huyết thanh của máu nên rất tốn kém. Bằng phương pháp công nghệ DNA tái tổ hợp tương tự như insulin, hiện nay người ta có thể thu nhận một lượng lớn interferon thông qua các cơ thể vi sinh vật đã được tái tổ hợp gen để phục vụ cho việc điều trị các bệnh nhiễm trùng như viêm gan B, viêm gan C, một số bệnh ung thư do virus... Gilbert (1980) đã đoạt giải thưởng Nobel nhờ thành công trong việc thu nhận interferon từ E. coli đã được tái tổ hợp gen mã hóa interferon. Đến năm 1981, Đại học Washington (Mỹ) đã thành công trong việc thu nhận interferon từ nấm men S. cerevisiae có hiệu suất cao gấp 10.000 lần so với tế bào E. coli tái tổ hợp. 3. Hormone 3.1. Hormone sinh trưởng người (human growth hormone-HGH) Thông thường, HGH của động vật có vú được sản xuất từ tuyến yên của các động vật non và trong suốt thời gian trước khi chúng trưởng thành. HGH có tác dụng tăng tốc độ sinh trưởng và kích thích cơ thể tăng khối lượng cơ. Ở người sau 30 tuổi, sản xuất hormone sinh trưởng sẽ dừng lại, nếu tiêm HGH sau độ tuổi này sẽ gây ra sự phát triển cơ bắp và lượng mỡ giảm xuống. Hormone sinh trưởng người là protein chứa khoảng 191 amino acid, thiếu nó cơ thể người sẽ bị lùn. Trước đây hormone phát triển được tách từ tuyến yên của người chết. Mỗi tử thi cho khoảng 4-6 mg HGH và muốn chữa khỏi cho một người lùn phải cần lượng HGH thu được từ 100-150 tử thi. Điều này cho thấy một trở ngại rất lớn khi chữa trị chứng lùn cho trẻ em. Hiện nay, HGH đã được sản xuất bằng công nghệ DNA tái tổ hợp thông qua E. coli với một hiệu suất rất lớn (1 L dịch lên men của E. coli thu được HGH tương đương với lượng chất này thu được từ 60 tử thi). Đây là một trong những protein được sản xuất bằng công nghệ sinh học hiện đại sớm nhất. HGH tái tổ hợp khác với HGH bình thường bởi một amino acid, do E. coli không có khả năng loại bỏ gốc methionine khởi đầu mà nó thường bị loại sau khi dịch mã trong tế bào người. Insulin và hormone sinh trưởng người là các protein tương đối đơn giản vì không bị glycosyl hóa và biến đổi nhiều ở hậu dịch mã, nên có thể dùng E. coli (prokaryote) làm tế bào vật chủ để sản xuất chúng. Đối với những protein đòi hỏi quá trình glycosyl và biến đổi hậu dịch mã thì không thể sử dụng tế bào prokaryote làm tế bào vật chủ trong công nghệ DNA tái tổ hợp mà phải sử dụng các tế bào eukaryote như: nấm men, nấm mốc, thực vật hoặc động vật. 3.2. Somatostatin Đây là loại hormone đặc biệt, thường được tổng hợp trong não động vật và người với một hàm lượng vô cùng thấp. Somatostatin có vai trò điều hòa hormone sinh trưởng và insulin đi vào máu, kiểm tra sự tổng hợp hai loại hormone này. Quy trình sản xuất loại sản phẩm sinh học đặc biệt quý này cũng bao ...