Kapat

İnsülin Üretimi

İNSÜLİN ÜRETİMİ

Yirminci asrın harika ilacı ve hormonu olan insülinin keşfinin 84. yılındayız. Yalnız şeker hastalarında kan şekeri ayarlacıyı değil, canlı organizmasında anabolizan, yani besleyici, tamir edici etkisi olan bu hormon, yağ metabolizması ve protein metabolizması üzerinde kimyasal etkileri vardır. Bunun yanında; gelişme, büyüme ve yenilenme fonksiyonlarını da endirekt yoldan etkileyici bir güce sahip. Pankreas, Langerhans adacığının Beta hücresinde üretilen insülinin tarihçesi çok eskilere dayanıyor.
 
İnsülin

İnsülin, insüline bağlı diabetes mellitus'un tedavisi için gereklidir. Daha önceki yıllarda insülin sığır veya domuz pankreasından elde ediliyordu. Fakat bu insülin insan insülininden kimyasal olarak farklılıklar taşıyordu. ½eker hastalarında bu insülinle tedavi sonrası antikorların oluşması, insülinin biyosentezinin rekombinant DNA teknolojisiyle eldesinin önemini daha da artırır.

Aktif insülinin yapısına bakıldığında 2 polipeptid zincirinden oluşan (a=20 a.a., B=30 a.a.) bir hormondur. İki zincir S-S köprüleri ile bir arada tutulur. İnsülinin gen mühendisliği ile eldesi için değişik yaklaşımlar vardır.

Bunlardan birincisinde somatostatin örneğinde olduğu gibi A ve B zincirlerine karşılık gelen sentetik DNA dizileri yapılmıştır. Her dizi, bir ucunda BamHI ve diğer uçta EcoRI ile oluşturulan yapışkan uçlar taşımaktadır. Ayrıca her birine laktoz promotoru takılarak pBR322'nin EcoRI, BamHI kesim noktaları arasına eklenmiştir. Bu vektör E.coli'ye verilmiş sentezlenen A ve B polipeptidleri beta-galaktozidazla bağlı olarak bulunmuştur. beta-galaktozidaz kısmı siyanojen bromür ile kırpılarak, elde edilen A ve B zincirleri kimyasal tepkime sonucu S-S bağları oluşturması ile bir araya gelerek aktif insülini oluştururlar.

İkinci yaklaşımda; izole edilen insülin mRNA'sından ters transtriptaz enzimi ile cDNA yapılır, uç kısımlara dC eklenerek kuyruklanmıştır. pBR 322 plazmidi de PstI noktasından kesime uğratılarak dG ile kuyruklandıktan sonra hazırlanan cDNA bu vektöre eklenmiştir. Elde edilen rekombinant vektör E.coli'ye verildiğinde proinsülin (ekstra sinyal peptidi taşıyan A+B zinciri) ampisilinaza bağlı olduğundan E. coli tarafından hücre dışına salgılanır.

Ampisilinazın çıkarılmasından sonra elde edilen proinsülinin sinyal peptidi enzimatik yoldan ayrılarak aktif insülin elde edilir.

İnsülin Nasıl Üretilir?

Üretilen ilk insülin preparatları hayvan pankreasından elde edilirken (sığır, domuz ya da sığır/domuz karışımı) son 10 yıl içinde yarı sentetik yolla insan insülini elde edilmiş (Hayvanlardan elde edilen insülin biyolojik ve kimyasal reaksiyonlarla insanın ürettiği insülinle aynı hale getirilmiş) ve daha sonra genetik mühendisliği ile bakteriler ve mayalara insan insülin geni aşılanarak insan insülini üretmeleri sağlanmıştır. Günümüzde biyosentetik insan insülinleri rekombinant DNA teknolojisi ile üretilmekte ve şeker hastalarınca yaygın olarak kullanılmaktadır.

1980’lere kadar, bütün insülinler inekler ve domuzlar gibi hayvanlardan elde ediliyordu. Bu ilacın bu formu hala çok kullanışlı olmasına rağmen, şimdi insan insülinin aynısını ekmek mayası gibi hücreleri kullanarak üretmek mümkün hale gelmiştir. Bunlar “biyosentetik” insülinler olarak adlandırılır.

İnsülinler en basit biçimde kısa, orta ve uzun etki süreli olmak üzere etki sürelerine göre sınıflandırılabilirse de unutulmaması gereken nokta enjekte edilen insülinin emilimi aynı kişide %25 oranında, kişiler arasında ise %50'ye varan oranda değişkenlik gösterebilir.

Bakteri DNA'larının "plazmit" adlı özel bir türü, özellikle molekül klonlamada kullanılmaktadır. Plazmitlerin, üzerlerinde bol gen bulunan (antibiyotiklere direnç geni gibi) küçük çembersel DNA molekülleri olup, bakterinin içinde, hiçbir sınıra bağımlı olmaksızın, kendilerini eşleyebilir, kendi kopyalarını sınırsız olarak çıkarabilirler ve kendilerine özgü yapılarından dolayı (çifte dizinli küçük çembersel DNA), bakterilerden kolaylıkla izole edilebilirler. Bu özelliklerden dolayı, plazmitler molekül klonlamaya özellikle elverişli malzemelerdir. İkinci yöntemde ise, plazmit molekülü çemberi bir restriksiyon enzimi ile kesilerek açılır. Bu plazmit DNA'sı, aynı biçimde ve aynı restriksiyon enzimi ile kesilerek, hayvan DNA'sı ile bir araya getirilip karıştırılır. Bu karışıma ligaz eklenir ve böylece hayvan DNA'sı bir bakteri plazmidi DNA'sına bağlanmış olur. Bu molekül, transformasyon denen bir süreçle bir bakteriye ilave edilebilir. Tek bir rekombinant molekülü taşıyan tek bir bakteri hücresi, hızla üreyerek kendisinin çok büyük sayılarda kopyasını yapabilir. Bu şekilde hazırlanan bakteri hücrelerinin, "insülin" gibi hayvansal bir proteini üretmesi sağlanabilir. Üretilen genlerin bakteriden izole edilmesi kolayca gerçekleşebilir.

İdeal olan insülinine benzer insülinleri kullanmaktır. Elde edilme biçimine göre iki çeşit insan insülini vardır. Domuz insülininin insan insülinine benzeyecek şekilde değişime uğratılmasıyla elde edilen yarı sentetik insülinler ve insan vücudunun yaptığı insülinin yapısı ile aynı olacak şekilde genetik mühendislik teknikleri ile üretilen rekombinat (biyosentetik) insan insülini vücudumuzun ürettiği insülinine tamamıyla benzer olduğu için kullanıldığında vücudun bu insüline karşı tepki gösterme olasılığı hayvan insülinine göre çok daha azdır.

İnsan insülini insanlardan elde edilmez, insan vücudunun yaptığı insülin moleküler yapısı ile aynı olacak şekilde üretilir. En modern insülin tipidir ve laboratuvar koşullarında bazı kimyasal metodlar kullanılarak elde edilir. İnsan insülini vücudumuzun ürettiği insülinin tamamiyle aynısı olduğu için vücudun bu insüline karşı tepki gösterme olasılığı hayvan insülinlerine göre çok daha azdır.

Dört ayaklı ilaç fabrikaları

Dolly’den çok önce 1990 yılında Tracy isimli bir koyun dünyaya geldi. Tracy’yi diğer koyunlardan ayıran özellik, sütünde alpha-1-antitrypsin (AAT) adı verilen bir enzimin salgılanmasıydı. Bazı akciğer hastalıklarının tedavisinde kullanılan bu enzim normalde insan kan plazmasından elde ediliyor. Bu metod hem pahalı hem de hastalık taşıma riski var. Wilmut ve Campbell, AAT enziminin genetik kodunu Tracy’ye aktardılar; Tracy bir klon değil ama gen aktarımı yapılmış bir koyundu. Tracy büyüdükten sonra sütünün her litresinde yaklaşık 40 gram AAT salgılamaya başladı, yani kısaca dünyanın ilk dört ayaklı ilaç fabrikalarından biri oldu. Peki niçin insülin gibi AAT enzimini de mikroorganizmalardan yararlanarak daha kolay bir şekilde üretmediler de bir koyunu seçtiler? Çünkü mikroorganizmaların protein üretiminde kullanılmalarının da bazı sınırları var. Mesela, AAT gibi bazı proteinlerin aktif hale gelmeleri için üretimleri sonrasında bazı kimyasal değişikliklerin yapılması gerekiyor. Ancak mikroorganizmalar bu işlemleri gerçekleştirecek sistemden yoksunlar. Bu tür proteinler için mikroorganizmalar yerine hayvanların ‘biyoreaktör’ olarak kullanılması gündeme geldi ve bunun ilk örneklerinden biri de Tracy oldu. Tracy’den sonra, Tracy’nin yavrularının sütlerinde de protein salgılanması ve böylece sürekli üretim yapılması plânlanıyordu. Ancak bir problem vardı. Tracy’den dünyaya gelen kuzular protein üretiminde anneleri kadar verimli değillerdi. Ama buna da bir çare düşünüldü. Tracy’yi genetik olarak kopyalayarak çoğaltmak ve yüksek verimde AAT üreten bir grup üretmek. Daha sonra bunları kendi aralarında doğal yollardan çoğaltarak üretimin sürekliliğini sağlamak. Yani kopyalama çalışmalarına başlanılmasının bir sebebi sadece et veya süt kalitesi yüksek zirai hayvanların kopyalanarak çoğaltılması değil; aynı zamanda ilaç fabrikalarına dönüştürülmüş koyunların çoğaltılabilmesiydi.

Çita Hızıyla Koşan İnsülin

1920'li yıllarda Banting ve Best, kendilerine daha sonra Nobel ödülü getirecek olan insülinin keşfi ile diyabet tedavisinde bir dönüm noktası oluşturmuşlardır. O günden bugüne diyabet tedavisinde birçok gelişme ve ilerleme oldu. Özellikle Tip 1 diyabetikler için hayat kurtaran insülini nasıl en iyi şekilde kullanıp, hastaların yaşam sürelerini ve kalitelerini artırabiliriz diye büyük araştırmalar gerçekleşti. En büyük gelişmelerden bir tanesi 1980'li yıllarda genetik mühendisliği yöntemi ile vücudumuzda salgılanan insülin ile birebir aynı yapıda rekombinant insan insülinin üretimidir. Diyabetik hastalarda insülin tedavisi çeşitli şekillerde uygulanabilir. Bugün en sık kullanılan insülin tedavi rejimi, sabah akşam hazır karışım insülin enjeksiyonudur. Ancak yaklaşık 1400 Tip 1 diyabetik hastada yapılan DCCT (Diyabetin Kontrolü ve Komplikasyonları Çalışması) ve 5000 Tip 2 diyabetik hastada yapılan UKPDS (İngiltere İleriye Yönelik Diyabet Çalışması) çalışmaları sonucunda intensif insülin tedavisi ile diyabete bağlı böbrek, göz, sinir sistemindeki geç dönem komplikasyonların gelişiminin ve ilerlemesinin yavaşlatıldığı ve durdurulduğu gösterilmiştir.

Novo Nordisk'in geliştirdiği hızlı-etkili insülin analogu insülin aspart'tır. İnsülin aspart'ta doğal insülin molekülünün tek amino asidi değiştirilmiştir. Bu amino asit insülinin kan glukozunu düşürücü etkisi ile ilgili amino asit değildir. Yapılan bu değişiklik ile etkisi 10 dakikada başlayan, iki kat daha yüksek serum insülin konsantrasyonlarına ulaşan ve etkisi 4-5 saatte sonlanan bir insülin molekülü elde edilmiştir. Böylece insülininizi yemekten yarım saat önce enjekte etmeye gerek yoktur. Etkisi hızlı başladığı için yemekten hemen önce, hatta yemekten 15-20 dakika sonrasına kadar bile enjekte edebilirsiniz.2 Öğünlerle beraber kullanılan insülin aspart ve gece yatarken uygulanan orta etkili NPH enjeksiyonu ile fizyolojik insülin salınım profilini birebir taklit etmek mümkündür.

İnsülin aspart'ın etkisi çabuk başladığı için, ilacın görseli olarak dünyanın en hızlı koşan hayvanı  çita seçilmiştir. İnsülin aspart, kanda glukoz bulunan saatlerde etkisini gösterir ve yemek sonrası kan glukoz düzeylerini etkili bir şekilde düşürür.3 Günümüzde yemek sonrası kan glukoz düzeyi, açlık kan şekerinden daha büyük önem taşımaktadır. Yemek sonrası yüksek kan glukoz düzeyleri kalp ve damar hastalıkları ile yakından ilişkilidir.4 İnsülin aspart, intensif insülin tedavisinde kullanılarak daha düşük HbA1c değerleri elde edilmesini sağlarken, hipoglisemi riskini artırmaz.5 Bunun yanında gece ortaya çıkan ağır hipoglisemileri ise %72 oranında azaltan tek insülin analogudur.

 

 

Döküman Arama

Başlık :