转基因技术生产胰岛素

1、转基因 技术生产胰岛素主讲人主讲人： 组员：组员：胰岛素和诺贝尔奖 1921年，加拿大医生班廷(Banting)和他的助手从狗的胰腺中提取胰岛素。1922年第一次使用从牛胰腺中提取出来的胰岛素并应用于治疗糖尿病， 1923年，班廷被授予诺贝尔生理学或医学奖，从发现到获奖，时间不到两年，创造了诺奖史上“前无古人、后无来者”的最短记录。 英国生物化学家桑格在1955年将胰岛素的氨基酸序列完整地定序出来，获得了1958年的诺贝尔化学奖。中国在1965年完成了结晶牛胰岛素的人工合成。研究目的及意义l 中国目前糖尿病患者数达1.14亿，全球的1/3。糖尿病的病因是胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，所以最常

2、用的治疗方法就是以注射胰岛素的方式补充人体内胰岛素。l 一开始胰岛素都是从狗、猪、牛等家畜的胰腺中提取而得，但是，每吨动物胰腺中能提取的胰岛素不到5克，产量太低。l 人工合成的胰岛素略微缓解全世界紧迫的需求，但是价格依然高昂，普通人无力承担。l 如何批量、廉价的生产胰岛素？办法就是“转基因”。l 将人类胰岛素基因导入细菌（或真菌）中，如大肠杆菌或酵母菌，然后大量繁殖细菌，收集细菌所分泌的“人胰岛素”。l 由于细菌的繁殖呈指数级增长，一个转基因细菌在短短几小时后就能产生上百万的后代，这意味着人们能够以很低的成本获得几乎无限量的人胰岛素。l 通过该项技术全球大多数糖尿病人才得到了很好的胰岛素治疗。

3、胰岛素结构胰岛素含有三胰岛素含有三对二硫键，对二硫键，其中两对二硫键在其中两对二硫键在A A链和链和B B链之间形成，另一对二链之间形成，另一对二硫键在硫键在A A链上。链上。合成方法长期以来，人们已开发了多种大肠杆菌工程菌，但具有代表性和实用型的构建方案主要有以下三种。AB链分别表达链分别表达法法 两种工程菌分别合成-半乳糖苷酶人胰岛素A链、-半乳糖苷酶人胰岛素B链两种融合蛋白。以2：1的分子比混合后进行体外化学折叠。 人人胰岛素原表达法胰岛素原表达法 将人胰岛素原逆转录DNA（cDNA）编码序列克隆在-半乳糖苷酶基因的下游，胰岛素原能形成天然的空间构象，为3对二硫键的正确配对提供了良好的条

4、件，使得体外折叠率高达80以上。AB链同时表达链同时表达法法 将人胰岛素的A链和B链编码序列拼接在一起，然后组装在大肠杆菌半乳糖苷酶基因的下游。采用相应的裂解方法获得A链和B链肽段，最终通过体外化学折叠制备具有活性的重组人胰岛素。最新研究成果第三代胰岛素l 速效胰岛素：新型超短效胰岛素，吸收和起效时间更快，患者不再受到“提前30分钟”的制约，使用胰岛素更加灵活方便，大大减少了漏用或重复用药的潜在风险。l 长效胰岛素：就是通过对人胰岛素的加工和修饰，使其稳定、缓慢发挥作用，从而实现“打一针，管一天”的治疗效果。并且和既往的精蛋白结合胰岛素相比，具有作用时间更长、疗效更稳定的优点。国际市场供不应求

5、 虽然转基因技术的长期、广泛使用已经使胰岛素的价格降得非常低，但是由于患者需要每天注射，所以需求量非常大，仍旧有供不应求的趋势。中国的一位普通糖尿病患者，一个月使用胰岛素需要花费几百元。 全球已确诊的糖尿病人总数有3.2亿人，按比例推算，国际市场胰岛素原料药年需求量约在120130吨。但实际上，全球胰岛素总产量只有40吨左右，可见这一市场的增长空间十分巨大。发展前景 为了进一步提高胰岛素产量，降低胰岛素价格，现在将人的胰岛素基因转入植物中的技术正在被开发。加拿大SembioSys生物工程公司利用北美洲普遍栽培的高产油料作物红花作为转基因植物“平台”，成功生产出“红花子来源人胰岛素”（代号SBS

6、1000），其药代动力学与药效学试验结果与美国礼来利用大肠杆菌表述胰岛素基因生产的重组DNA人胰岛素基本一样。理论上，每公顷红花田可生产出1公斤人胰岛素原料药。 受到SembioSys公司的鼓舞，加拿大渥太华大学生物技术研究中心的科研人员也利用另两种高产作物烟草和水稻植株生产出了一种名为“胰岛素样生长因子”（ILGF）的新型降血糖药物。据称，ILGF的降糖效果甚至优于常规口服降糖药。如果ILGF能通过临床试验并成功上市，或将成为前景可期的国际医药市场畅销产品。参考文献酵母表达基因工程产物不均一性分析及其对策王洪海，高卜渝 - 中国科学:化学 - 1994 - 被引量: 42毕赤酵母高效电转化方法的探讨张艳，杨清武，吕凤林 - 中国修复重建外科杂志 - 2002 - 被引量: 15胰岛素原的基础和临床研究骆天红 - 国际内分泌代谢杂志 - 1995 - 被引量: 15人胰岛素原类似物(BKRA)基因的合成与表达房德兴，王永山 - 中国生物化学与分子生物学报 - 1998 - 被引量: 12单链胰岛素前体在酵母中的分泌表达及其转变成人胰岛素朱尚权，徐明华，许英镐，. - 中国科学:生命科学 - 1997 - 被引量: 10人胰岛素原类似物(BKRA)基因三联体的构建与表达房德兴，周宗安，翟春生，.