胰岛素的应用及发展前景

桂林理工大学

生物制药技术X 课程论文

论文名称：胰岛素的应用及发展前景

系（学院）：化学与生物工程学院

班级：

学号：

学生姓名：

2013年5 月21日

胰岛素的应用及发展前景

【摘要】1922年提取得到一种较纯的降血糖物质，命名为胰岛素，1923年开始供应临床使用。1982年，第一个基因工程药物人胰岛素上市。迄今为止，胰岛素仍为治疗胰岛素依赖性糖尿病的特效药物。据不完全统计，目前全世界糖尿病患者已超过一亿，而且发病率呈逐年增长的趋势。随着胰岛素的发展，人胰岛素类似物应运而生，更为糖尿病人带来了希望。

【关键词】蛋白类药物胰岛素应用发展前景

目录

【摘要】 (2)

【关键词】 (2)

一、胰岛素的基本概念 (4)

1. 胰岛素的基本定义 (4)

2. 胰岛素分类 (4)

3、人胰岛素(Insulin) (6)

二.重组人胰岛素产品生产工艺流程 (6)

三、胰岛素的发展历史及应用 (7)

四、胰岛素的发展前景 (10)

【参考文献】 (13)

一、胰岛素的基本概念

1. 胰岛素的基本定义

胰岛素的英文缩写，INS。不同种族动物（人、牛、羊、猪等）的胰岛素功能大体相同，成分稍有差异。

胰岛素由A、B两个肽链组成。人胰岛素(Insulin Human)A链有11种21个氨基酸，B链有15种30个氨基酸，共26种51个氨基酸组成。其中A7(Cys)-B7(Cys)、A20(Cys)-B19(Cys)四个半胱氨酸中的巯基形成两个二硫键，使A、B两链连接起来。

胰岛素是一种蛋白质类激素,体内胰岛素是由胰岛β细胞分泌的。在人体十二指肠旁边，有一条长形的器官，叫做胰腺。在胰腺中散布着许许多多的细胞群，叫做胰岛。胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。

药理作用: 治疗糖尿病、消耗性疾病。

生理作用: 胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。具有调节糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢作用。

2.胰岛素分类

按来源不同分类

1、动物胰岛素：从猪和牛的胰腺中提取，两者药效相同，但与人胰岛素相比，猪胰岛素中有1个氨基酸不同，牛胰岛素中有3个氨基酸不同，因而易产生抗体。

2、半合成人胰岛素：将猪胰岛素第30位丙氨酸，置换成与人胰岛素相同的苏氨酸，即为半合成人胰岛素。

3、生物合成人胰岛素：利用生物工程技术，获得的高纯度的生

物合成人胰岛素，其氨基酸排列顺序及生物活性与人体本身的胰岛素完全相同。

3、人胰岛素(Insulin)：

胰岛素是多肽激素的一种，具有多种生物功能，在维持血糖恒定，增加糖原、脂肪、某些氨基酸和蛋白质的合成、调节与控制细胞内多种代谢途径等方面都有重要作用。

国外人胰岛素的基因工程生产一般采用两种方式：一是分别在大肠杆菌中合成A链和B链，再在体外用化学方法连接两条肽链组成胰岛素。

另一种方法是用分泌性载体表达胰岛素原。如丹麦Novo用重组酵母分泌产生胰岛素原，再用酶法转化为人胰岛素。

我的科学工作者在80年代已开始的胰岛素基因表达的研究，但所采用的各种体系有一定问题，故一直未有突破性进展。1993年，北京大学报道了以部分牛凝乳酶原B基因与人胰岛素原基因进行融合，高表达出融合蛋白，经加工后可得到具有天然活性的人胰岛素原纯品。

二.重组人胰岛素产品生产工艺流程

对从菌种库中取出的菌种进行活化及初步扩大培养

在种子罐中对菌种进行进一步的扩大培养，至菌种到对数生长期

时转入发酵罐培养

分两阶段进行控制，第一阶段主要通过控制溶氧和补加

甘油使菌 体达到富集的目的，第二阶段通过补加甲醇使菌体进行高密度表 达目的产物，HPLC 检测目的产物含量

目的产物存在于发酵液上清中，此步骤主要控制目的产物收率 通过两步柱层析，分别去除发酵上清液中的色素和杂蛋白 利用紫外检测仪控制目的产物收率，主要试剂为乙醇与异丙醇 调节PH 值，使P1沉淀，再经离心干燥，得中间体I 固体

控温进行转肽反应，主要试剂为DMSO 与1,4-丁二醇

再通过柱层析进行提纯，主要试剂为异丙醇

调节PH 值，使P2沉淀，再经离心干燥，得中间体II 固体 通过控制湿度与温度进行脱帽反应，得到终产物胰岛素 主要试剂为丙酮，产品为半固体

经过两步柱层析对胰岛素进行提纯，试剂为Tris-HCl 和异丙醇 通过超滤对提纯后的胰岛素进行浓缩，通过管道传递到下工序

通过制备色谱对胰岛素粗品进行精制，主要试剂为色谱乙腈 然后经两步结晶后通过管道过滤除菌到百级区

对胰岛素成品进行一次结晶和水洗 对水洗后的胰岛素进行过滤除菌后冻干，即得胰岛素成品

三、胰岛素的发展历史及应用

糖尿病是历史悠久的人类疾病，问题出在身体不能利用最重要的能源——葡萄糖，以致有大量的葡萄糖堆积在血液，造成血管病变及病菌滋生；同时过多的葡萄糖从尿液流失，带走大量水分，造成病人又饥又渴。就算吃喝不断，患者仍然不断消瘦（蛋白质及脂肪都分解用来制造更多的葡萄糖），增加饮食只会使情况变得更糟，因此中医称此疾为“消渴症”。在长期“饥饿”下，身体组织开始利用酮体；大量由脂肪及胺基酸生成的酮体带有酸性，而造成患者酸中毒。

在胰岛素发现以前，常用的糖尿病控制方法就是禁食。在每日不到一千大卡的热量、不含什么碳水化合物的严格饮食下，原本已经消瘦不堪的糖尿病患者更是骨瘦如材，形同饿莩。这些人的体重可低至二十来公斤，成天躺在床上，连抬个头的力气也无。他们就算不死于酸中毒造成的昏迷，迟早也是饿死。这些坐以待毙的悲惨情状，绝非现代人所能想像。直到上世纪20年代初，糖尿病仍被视为一种令人谈虎色变的不治之症。

胰岛素于1921年由加拿大人F.G.班廷和C.H.贝斯特首先发现。1923年开始用于临床，使过去不治的糖尿病患者得到挽救。班廷后来在多伦多大学与麦克劳德合作，获得治疗糖尿病效果稳定的激素。他和麦克劳德两人因发现胰岛素而共获1923年诺贝尔生理学或医学奖。他将部分奖金分给贝斯特。班廷1941年2月21日在二战一次执行任务时因飞机失事而遇难，享年50岁。

中国科学院肾病检测研究所主治直至80年代初，用于临床的