Insulin (Norsk)

Bakgrunn

Insulin er et hormon som regulerer mengden av glukose (sukker) i blodet og er nødvendig for at kroppen skal fungere normalt. Insulin produseres av cellene i bukspyttkjertel, kalt holmer av Langerhans. Disse cellene kontinuerlig slipp en liten mengden av insulin i kroppen, men de slipper bølger av hormonet i respons til en økning i blod glukose nivå.,

Visse celler i kroppen endrer mat inntatt til energi, eller blodsukker, for at cellene kan bruke. Hver gang en person spiser, og blodsukkeret stiger. Forhøyet blodsukker utløser celler i holmer av Langerhans for å frigjøre den nødvendige mengden av insulin. Insulin gjør at blodsukkeret skal transporteres fra blodet inn i cellene. Cellene har en yttervegg, kalles en membran, som styrer hva som går inn og ut av cellen. Forskerne ennå ikke vet nøyaktig hvordan insulin fungerer, men de vet insulin binder seg til reseptorer på cellens membran., Dette aktiverer et sett av transport molekyler, slik som glukose og proteiner kan gå inn i cellen. Cellene kan deretter bruke glukose som energi til å utføre sine funksjoner. Når transportert inn i cellen, blod glukose nivå er tilbake til det normale i løpet av timer.

Uten insulin, blodsukkeret bygger seg opp i blodet og cellene er utsultet av sin energi kilde. Noen av symptomene som kan oppstå er tretthet, stadige infeksjoner, uklare øye syn, nummenhet, prikking i hender eller ben, økt tørst, og bremset helbredelse av blåmerker og kutt., Vil cellene begynner å bruke fett som energi kilde som er lagret for nødhjelp. Når dette skjer i altfor lang tid kroppen produserer ketoner, kjemikalier produsert av leveren. Ketoner kan forgifte og drepe celler hvis de bygge opp i kroppen over en lengre periode. Dette kan føre til alvorlig sykdom og koma.

Folk som ikke produsere den nødvendige mengden av insulin har diabetes. Det er to hovedtyper av diabetes. Den mest alvorlige typen, kjent som Type i eller juvenile-onset diabetes, er når kroppen ikke produserer noen insulin., Type i diabetikere vanligvis injiserer seg selv med forskjellige typer insulin tre til fire ganger daglig. Dosen er tatt basert på personens blodsukker lesing, tatt fra en glukose meter. Type II diabetikere produsere noen insulin, men det er ikke nok eller deres cellene ikke reagerer normalt på insulin. Dette skjer vanligvis i overvektige eller middelaldrende og eldre mennesker. Type II diabetikere trenger nødvendigvis ikke å ta insulin, men de kan injisere insulin én eller to ganger daglig.,

Det er fire hovedtyper av insulin produsert basert på hvor snart insulin begynner å jobbe, når det topper, og hvor lenge den varer i kroppen. Ifølge American Diabetes Association, rask langtidsvirkende insulin når blodet innen 15 minutter, topper på 30-90 minutter, og kan vare i fem timer. Korttidsvirkende insulin når blodet i løpet av 30 minutter, det topper rundt to til fire timer senere, og forblir i blodet for fire til åtte timer., Middels langtidsvirkende insulin når blodet to til seks timer etter injeksjon, topper fire til 14 timer senere, og kan vare i blodet for 14-20 timer. Og langtidsvirkende insulin tar seks til 14 timer for å begynne å jobbe, det er en liten topp snart etter, og forblir i blodet for 20-24 timer. Diabetikere hver har ulike reaksjoner og behov for insulin, så det er ikke en type som fungerer best for alle. Noen insulin er solgt med to av typene som er blandet sammen i en flaske.,

Logg på

Hvis kroppen ikke produserer noe eller nok insulin, folk trenger å ta en produsert versjon av det. De største bruker til å produsere insulin for diabetikere som ikke produserer nok insulin eller noen naturlig.

Før forskere oppdaget hvordan å produsere insulin, mennesker som led av Type i diabetes hadde ingen sjanse for et sunt liv. Så i 1921, Kanadiske forskere Frederick G. Banting og Charles H. Beste vellykket renset insulin fra en hund bukspyttkjertel. Over år har forskere gjort kontinuerlige forbedringer i å produsere insulin., I 1936, har forskere funnet en måte å gjøre insulin med en lavere utslipp i blodet. De har lagt til et protein som finnes i fisk sperm, protamine, som kroppen bryter ned langsomt. En injeksjon varte i 36 timer. En annen gjennombrudd kom i 1950, da forskere produsert en type insulin som handlet litt raskere og forblir ikke i blodet så lenge. På 1970-tallet, forskere begynte å prøve og produsere insulin som mer etterlignet hvordan kroppens naturlige insulin arbeidet: avgi en liten mengde insulin hele dagen med stormflo oppstår på måltidene.,

Forskere fortsatte å forbedre insulin, men de grunnleggende produksjonen metoden var den samme i flere tiår. Insulin ble hentet ut fra bukspyttkjertelen av storfe og svin og renset. Den kjemiske strukturen av insulin i disse dyrene er bare litt annerledes enn menneskelig insulin, noe som er grunnen til at det fungerer så bra i den menneskelige kroppen. (Selv om noen mennesker hadde negative immunforsvar eller allergiske reaksjoner.) Så tidlig på 1980-tallet bioteknologi revolusjonerte insulin syntese. Forskere allerede hadde dekodet den kjemiske strukturen av insulin i mid1950s., De snart bestemt den nøyaktige plasseringen av insulin gen på toppen av kromosom 11. Av 1977, et forskerteam hadde skjøtes en rotte insulin genet inn i en bakterie som deretter produseres insulin.

– >

I 1980-årene har forskere, brukes genteknologi til å produsere en menneskelig insulin. I 1982, Eli Lilly Corporation produsert en menneskelig insulin, som ble den første godkjente genmodifiserte farmasøytisk produkt., Uten at du trenger å stole på dyr, forskere kunne produsere genmodifisert insulin i ubegrenset rekvisita. Det gjorde også at den ikke inneholder noen av dyr forurensninger. Ved hjelp av menneskelig insulin tok også vekk alle bekymringer om overføring av eventuelle dyresykdommer inn i insulin. Mens selskapene fortsatt selge en liten mengde insulin produsert fra dyr—for det meste svin—fra 1980-tallet og utover, insulin brukere i økende grad flyttes til en form for menneskelig insulin som er opprettet via rekombinant DNA-teknologi., I henhold til Eli Lilly Corporation, i 2001 95% av insulin brukere i de fleste deler av verden tar noen form for menneskelig insulin. Noen selskaper har sluttet å produsere animalsk insulin helt. Selskaper som fokuserer på å syntetisere menneskelig insulin og insulin analogs, en modifikasjon av insulin molekyl på noen måte.

Råvarer

Humant insulin er dyrket i laboratoriet inne vanlige bakterier. Escherichia coli er langt den mest utbredte typen av bakterien, men gjær er også brukt.

Forskere trenger menneskelig protein som produserer insulin., Produsenter får dette gjennom en amino-syre-sekvensering maskin som syntetiserer DNA. Produsenter vet den nøyaktige rekkefølgen av insulin er aminosyrene (nitrogen-basert molekyler som i kø for å ta opp proteiner). Det er 20 felles aminosyrer. Produsenter inngang insulin er aminosyrer, og sekvensering maskin kobler seg aminosyrene sammen. Også er nødvendig for å produsere insulin er store tanker for å dyrke bakterier og næringsstoffer som er nødvendig for bakterier å vokse., Flere virkemidler er nødvendig for å fjerne og rense DNA som en sentrifuge, sammen med ulike kromatografi og x-ray crystallography instrumenter.

Produksjonsprosessen

Syntetisere menneskelig insulin er en multi-trinn biokjemisk prosess som avhenger av grunnleggende rekombinant DNA-teknikker og en forståelse av insulin-genet. DNA inneholder instruksjoner for hvordan kroppen fungerer og en liten del av DNA, insulin-genet koder for proteinet insulin. Produsenter manipulere den biologiske forløper for insulin, slik at det vokser inne i enkle bakterier., Mens produsenter som hver har sine egne varianter, det er to grunnleggende metoder for å produsere humant insulin.

Arbeid med humant insulin

• 1 genet for insulin er et protein som består av to separate kjeder av aminosyrer, En over et B-kjeden, som er holdt sammen med obligasjoner. Aminosyrer er de grunnleggende enheter som bygger alle proteiner. Insulin En kjede består av 21 aminosyrer og B-kjeden har 30.
• 2 Før du blir en aktiv insulin protein, insulin er først produsert som preproinsulin., Dette er en eneste lang protein kjede med A-og B-kjedene ennå ikke atskilt, en seksjon i midten av skuffer kjedene sammen og et signal sekvens i den ene enden, og som forteller protein når du skal starte sekresjon utenfor cellen. Etter preproinsulin, kjeden utvikler seg til proinsulin, fortsatt en enkelt kjede, men uten signaliserer rekkefølge. Så kommer den aktive protein insulin, protein uten den delen som knytter A og B kjeder. På hvert trinn, protein behov spesifikke enzymer (proteiner som utfører kjemiske reaksjoner) til å produsere den neste formen av insulin.,

STARTER MED A OG B

• 3 En metode for produksjon av insulin er å vokse de to insulin kjeder seg. Dette vil unngå produksjon av hver av de spesifikke enzymer som trengs. Produsenter må de to mini-gener: en som produserer En kjede og en for B-kjeden. Siden nøyaktig DNA sekvens av hver kjede er kjent, de syntetisere hver mini-gen DNA i en aminosyre sekvensering maskinen.
• 4 Disse to DNA-molekyler er deretter satt inn i plasmider, små runde biter av DNA som er mer lett tatt opp av vertens DNA.,
• 5-Produsenter første sett plasmider til et ikke-skadelig type av bakterien E. coli. De setter den ved siden av lacZ genet. LacZ koder for 8-galactosidase, et gen som er mye brukt i rekombinant DNA-prosedyrer fordi det er lett å finne og kuttet, slik at insulin for å være lett fjernes slik at det ikke får tapt i bakterie DNA. Ved siden av dette genet er den aminosyren metionin, som starter protein-formasjonen.
• 6 rekombinant, nyetablerte, plasmider er blandet opp med bakteriell celler. Plasmider angi bakterier i en prosess som kalles transfection., Produsenter kan legge til celler, DNA ligase, et enzym som fungerer som lim for å hjelpe plasmider holde seg til bakterie DNA.
• 7 bakterier syntetisere insulin deretter gjennomgår en gjæringsprosess. De er dyrket ved optimal temperatur i store tanker i fabrikker. Millioner av bakterier formere omtrent hvert 20. minutt gjennom celle mitose, og hver uttrykker insulin-genet.
• 8 Etter å multiplisere, cellene er tatt ut av tankene og åpnet for å trekke ut DNA., En vanlig måte dette er gjort på er ved først å legge til en blanding av lysozome at fordøye det ytre laget av cellen vegg, og deretter legge til et vaskemiddel blanding som skiller fet cellen vegg membran. Bakterien er DNA er deretter behandlet med cyanogen bromide, en reagens som deler protein kjeder på metionin rester. Dette skiller insulin kjeder fra resten av DNA.
• 9 De to kjedene er så blandet sammen og sammen med disulfide obligasjoner gjennom reduksjon-reoxidation reaksjon. Et oksiderende stoff (et materiale som fører til oksidering eller overføring av et elektron) er lagt til., Batch er deretter plassert i en sentrifuge, en mekanisk enhet som spinner raskt å skille celle komponenter av størrelse og tetthet.
• 10 DNA-blandingen blir deretter renset slik at bare insulin kjeder forbli. Produsenter kan rense blandingen gjennom flere kromatografi, eller separasjon, teknikker som utnytter forskjeller i molekylet kostnad, størrelse og nærhet til vann. Prosedyrene som benyttes inkluderer en ion-exchange-kolonnen, omvendt-fase høy ytelse væske-kromatografi, og en gel filtrering kolonne kromatografi., Produsenter kan teste insulin grupper for å sikre at ingen av bakterier er E. coli proteiner er blandet med insulin. De bruker en markør protein som gir dem mulighet til å oppdage E. coli DNA. De kan da bestemme at rensing prosessen fjerner E. coli bakterier.

PROINSULIN PROSESSEN

• 11 som Startet i 1986, og produsentene begynte å bruke en annen metode for å syntetisere humant insulin. De startet med den direkte forløperen til insulin-genet, proinsulin., Mange av trinnene er de samme som ved produksjon av insulin med A-og B-kjeder, med unntak av i denne metoden aminosyren maskinen syntetiserer den proinsulin genet.
• 12 sekvensen som koder for proinsulin er satt inn i den ikke-patogene E. coli bakterier. Bakterier gå gjennom gjæring prosess hvor det gjengir og produserer proinsulin. Deretter kobler rekkefølge mellom A-og B-kjedene er splittet unna med et enzym og den resulterende insulin er renset.,
• 13 På slutten av produksjonsprosessen ingrediensene er lagt til insulin for å hindre bakterier og bidrar til å opprettholde en nøytral balanse mellom syrer og baser. Ingrediensene er også lagt til middels og langtidsvirkende insulin for å produsere den ønskede varigheten type insulin. Dette er den tradisjonelle metoden for å produsere langtidsvirkende insulin. Produsenter legge til ingredienser til den rensede insulin som vil forlenge sine handlinger, for eksempel sink oksid. Disse tilsetningsstoffene forsinke absorpsjonen i kroppen. Tilsetningsstoffer variere mellom forskjellige merker av samme type insulin.,

Analog insulin

I midten av 1990-tallet, forskere begynte å forbedre måten menneskelig insulin virker i kroppen ved å endre sin aminosyresekvens og skape en analog, et kjemisk stoff som etterligner en annen stoffet godt nok til at det fools cellen. Analog insulin klumper mindre og sprer lettere i blodet, slik at insulin for å begynne å jobbe i kroppen minutter etter injeksjon. Det er flere forskjellige analoge insulin. Humulin insulin ikke ha for sterke bånd med andre insulin og dermed absorberes raskt., En annen insulin analog, kalt Glargine, endrer den kjemiske strukturen av proteinet til å gjøre det ha en relativt konstant utslipp over 24 timer med ingen markerte topper.

i Stedet for å syntetisere nøyaktig DNA-sekvens for insulin, produsenter syntetisere en insulin-genet der sekvensen er noe endret. Endringen gjør at den resulterende

proteiner til å frastøte hverandre, noe som fører til mindre klumper., Ved hjelp av dette endret DNA-sekvens, og produksjonsprosessen er lik den rekombinant DNA-prosessen er beskrevet.

kvalitetskontroll

Etter å syntetisere den menneskelige insulin, struktur og renhet av insulin grupper er testet gjennom flere forskjellige metoder. Høy ytelse væske-kromatografi brukes til å finne ut om det er noen urenheter i insulin. Andre separasjon teknikker, slik som X-ray crystallography, gel filtrering, og aminosyre-sekvensering, er også utført. Produsenter også teste ampulle emballasje for å sikre at det er riktig forseglet.,

Produksjon for menneskelig insulin må være i samsvar med National Institutes of Health prosedyrer for storskala virksomhet. The United States Food and Drug Administration må godkjenne alle produsert insulin.

Fremtiden

fremtiden av insulin har mange muligheter. Siden insulin ble først syntetisert, diabetikere som trengs for å regelmessig injisere væske insulin med en sprøyte direkte i blodet deres. Dette gjør at insulin for å angi blod umiddelbart. For mange år, det var den eneste måten kjent for å flytte intakt insulin protein i kroppen., I 1990-årene, forskere begynte å gjøre innhugg i å syntetisere ulike enheter og skjemaer av insulin som diabetikere kan bruke i en alternativ drug delivery system.

Produsenter utvinner flere relativt nytt legemiddel levering enheter. Insulin penner ser ut som en penn å skrive. En patron holder insulin, og spissen er nålen. Brukeren angi en dose, setter nålen inn i huden, og trykker på en knapp for å injisere insulin. Med penner det er ikke nødvendig å bruke en ampulle med insulin. Imidlertid, penner krever sette inn separat tips før hver injeksjon., En annen ulempe er at pennen ikke tillate brukere å blande insulin typer, og ikke alle insulin er tilgjengelig.

For folk som hater nåler et alternativ til pennen er jet-injektor. Leter lignende til penner, jet sprøytebrukere ved bruk av trykk til å drive en liten strøm av insulin gjennom huden. Disse enhetene er ikke så mye brukt som penn, og de kan forårsake blåmerker på inngangspunktet.

insulin pumpe gir et kontrollert utslipp i kroppen. Dette er en datastyrt pumpe, omtrent på størrelse med en piper, som diabetikere kan ha på belte eller i lommen sin., Pumpen har et lite fleksibelt rør som er satt inn rett under overflaten av diabetisk hud. Den diabetiker setter pumpen levere en jevn, målt dose av insulin gjennom hele dagen, noe som øker mengden rett før du spiser. Dette etterligner kroppens normale utslipp av insulin. Produsenter har produsert insulin pumper siden 1980-tallet, men forspranget på slutten av 1990-tallet og begynnelsen tjueførste århundre har gjort dem stadig enklere å bruke og mer populært. Forskere undersøker muligheten av implanterbare insulin pumper., Diabetikere ville styre disse enhetene gjennom en ekstern fjernkontroll.

Forskere undersøker andre narkotika-levering alternativer. Inntak av insulin gjennom piller er en mulighet. Utfordringen med spiselige insulin er at magen er høy syreholdig miljø ødelegger protein før den kan gå over i blodet. Forskere jobber på belegg insulin med plast bredden av noen menneskelig hår. Den gulvbelegg ville beskytte legemidler fra magen er syre.,

I 2001 lovende tester er utført på inhalert insulin enheter og produsenter kan begynne å produsere produkter innen de neste par årene. Siden insulin er et relativt stort protein, betyr det ikke trenge inn i lungene. Forskere av inhalert insulin er å arbeide for å skape insulin partikler som er små nok til å nå den dype lunge. Partiklene kan deretter passere inn i blodbanen. Forskere tester flere innånding enheter mye som en astma inhalator.

en Annen form for aerosol-enheten gjennomgår tester vil administrere insulin til den indre kinn., Kjent som buccal (kinn) insulin, diabetikere vil sprøyte insulin på innsiden av sine kinn. Det er da absorbert gjennom den indre kinn veggen.

Insulin-plastre er en annen drug delivery system i utvikling. Flekker ville frigjøre insulin kontinuerlig i blodet. Brukerne vil dra en fane på patch for å frigjøre mer insulin før måltider. Utfordringen er å finne en måte å ha insulin passere gjennom huden. Ultralyd er en metode forskere undersøker. Disse lavfrekvente lydbølger kunne endre hudens permeabilitet og la insulin for å passere.,

Annen forskning som har potensial til å slutte behovet for produsenter til å produsere insulin. Forskere arbeider med på å skape de cellene som produserer insulin i laboratoriet. Tanken er at leger kan en dag erstatte den ikke-arbeidende bukspyttkjertelen celler med insulin-produserende celler. En annen håp for diabetikere er genterapi. Forskere arbeider med utbedring av insulin genets mutasjon slik at diabetikere ville være i stand til å produsere insulin på sine egne.