转基因技术生产胰岛素专家讲座

转基因技术生产胰岛素主讲人：组员：第1页第2页胰岛素和诺贝尔奖1921年，加拿大医生班廷(Banting)和他助手从狗胰腺中提取胰岛素。1922年第一次使用从牛胰腺中提取出来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，从发觉到获奖，时间不到两年，创造了诺奖史上“前无古人、后无来者”最短统计。

英国生物化学家桑格在1955年将胰岛素氨基酸序列完整地定序出来，取得了1958年诺贝尔化学奖。中国在1965年完成了结晶牛胰岛素人工合成。第3页研究目标及意义中国当前糖尿病患者数达1.14亿，全球1/3。糖尿病病因是胰岛素分泌缺点或其生物作用受损，所以最惯用治疗方法就是以注射胰岛素方式补充人体内胰岛素。一开始胰岛素都是从狗、猪、牛等家畜胰腺中提取而得，不过，每吨动物胰腺中能提取胰岛素不到5克，产量太低。人工合成胰岛素略微缓解全世界紧迫需求，不过价格依然高昂，普通人无力负担。怎样批量、廉价生产胰岛素？方法就是“转基因”。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，搜集细菌所分泌“人胰岛素”。因为细菌繁殖呈指数级增加，一个转基因细菌在短短几小时后就能产生上百万后代，这意味着人们能够以很低成本取得几乎无限量人胰岛素。经过该项技术全球大多数糖尿病人才得到了很好胰岛素治疗。第4页胰岛素结构胰岛素含有三对二硫键，其中两对二硫键在A链和B链之间形成，另一对二硫键在A链上。第5页合成方法长久以来，人们已开发了各种大肠杆菌工程菌，但含有代表性和实用型构建方案主要有以下三种。AB链分别表示法两种工程菌分别合成β-半乳糖苷酶—人胰岛素A链、β-半乳糖苷酶—人胰岛素B链两种融合蛋白。以2：1分子比混合后进行体外化学折叠。人胰岛素原表示法将人胰岛素原逆转录DNA（cDNA）编码序列克隆在β-半乳糖苷酶基因下游，胰岛素原能形整天然空间构象，为3对二硫键正确配对提供了良好条件，使得体外折叠率高达80％以上。AB链同时表示法将人胰岛素A链和B链编码序列拼接在一起，然后组装在大肠杆菌β—半乳糖苷酶基因下游。采取对应裂解方法取得A链和B链肽段，最终经过体外化学折叠制备含有活性重组人胰岛素。第6页最新研究结果第三代胰岛素速效胰岛素：新型超短效胰岛素，吸收和起效时间更加快，患者不再受到“提前30分钟”制约，使用胰岛素愈加灵活方便，大大降低了漏用或重复用药潜在风险。长期有效胰岛素：就是经过对人胰岛素加工和修饰，使其稳定、迟缓发挥作用，从而实现“打一针，管一天”治疗效果。而且和既往精蛋白结合胰岛素相比，含有作用时间更长、疗效更稳定优点。第7页国际市场供不应求即使转基因技术长久、广泛使用已经使胰岛素价格降得非常低，不过因为患者需要天天注射，所以需求量非常大，依旧有供不应求趋势。中国一位普通糖尿病患者，一个月使用胰岛素需要花费几百元。

全球已确诊糖尿病人总数有3.2亿人，按百分比推算，国际市场胰岛素原料药年需求量约在120～130吨。但实际上，全球胰岛素总产量只有40吨左右，可见这一市场增加空间十分巨大。第8页发展前景为了深入提升胰岛素产量，降低胰岛素价格，现在将人胰岛素基因转入植物中技术正在被开发。加拿大SembioSys生物工程企业利用北美洲普遍栽培高产油料作物——红花作为转基因植物“平台”，成功生产出“红花子起源人胰岛素”（代号SBS－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1千克人胰岛素原料药。

受到SembioSys企业鼓舞，加拿大渥太华大学生物技术研究中心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个名为“胰岛素样生长因子”（ILGF）新型降血糖药品。据称，ILGF降糖效果甚至优于常规口服降糖药。假如ILGF能经过临床试验并成功上市，或将成为前景可期国际医药市场畅销产品。第9页参考文件酵母表示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探讨张艳，杨清武，吕凤林-《中国修复重建外科杂志》--被引量:15胰岛素原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)基因合成与表示房德兴，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分泌表示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)基因三联体构建与表示房德兴，周宗安，翟春生，...-《药品生物技术》-1999-被引量:10