胰岛素制备
胰岛素如何生产工艺
胰岛素如何生产工艺胰岛素是一种由胰岛细胞分泌的激素,它在体内起着调节血糖水平的重要作用。
胰岛素的生产工艺主要包括以下几个步骤:基因克隆,表达与纯化,结构鉴定,制剂,灭活与包装。
首先,胰岛素的生产过程需要进行基因克隆。
科学家们通过分离人胰岛素基因,将其放入表达载体中。
这样,利用重组DNA技术,可以将人的胰岛素基因导入到大肠杆菌的DNA中,使其具有胰岛素基因的表达能力。
此过程中,需要进行取样,DNA提取,PCR,酶切等分子生物学技术。
接下来,表达与纯化是胰岛素生产过程中的关键步骤。
将经过改造的大肠杆菌进行培养,使其表达出胰岛素。
随后,采用细胞破碎技术,将大肠杆菌破碎,释放出表达的胰岛素。
然后,利用柱层析技术,例如亲和层析、离子交换层析等,对其进行纯化,去除其他的蛋白质等杂质,获得纯净的胰岛素。
结构鉴定是胰岛素生产工艺中的另一个重要步骤。
对纯净的胰岛素样品进行质谱测定、核磁共振等分析技术分析,以确认其结构的完整性和准确性。
制剂阶段是将胰岛素样品进行整理处理,使之具有成品的形态。
这一步骤通常需要利用充填、灌装等技术,将胰岛素制备成注射液、胰岛素笔等形式。
最后,胰岛素的稳定性是需要考虑的因素。
一旦胰岛素被注射或者口服,它很容易受到消化酶的降解而失去活性。
因此,在胰岛素生产工艺中,通常会进行灭活处理和包装。
这些处理可以延长胰岛素的有效期,并保持其高效性。
总而言之,胰岛素的生产工艺包括基因克隆,表达与纯化,结构鉴定,制剂,灭活与包装等多个步骤。
每个步骤都需要利用不同的技术手段进行操作,以确保胰岛素的高效性、纯净性和稳定性。
胰岛素制备
生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源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、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):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。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。
另一方面,在胰岛素的基因工程生产中,下游处理非常复杂,复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。
胰岛素生产流程图
P-19 / V-106
Storage
P-9 / DS-101
Centrifugation
S-111
CNBr/HCOOH
S -1 4 2
P-11 / HG-101 P-38 / V-109
Hom ogenization Blending / Storage
S -1 1 8
P-13 / DS-101
Centrifugation
Diafiltration
L iq W a s te 1 4
P-31 / C-105
P-29 / DF-1L0i3q W a s t e 1 3
Diafiltration
P-28 / C-104
L iq W a s te 1 2
P-30 / DF-103
Diafiltration
P-34 / BCF-101
P-1 / V-101
Mixing
P-2 / ST-101 S -1 0 6
Heat Sterilization
S -1 0 1
A m m o n ia
P-5 / AF-101
Air Filtration
P-7 / V-102
P-19 / V-106
通气量: 0.5VVM
S-110 P-3 / MX-101
P-26 / V-108
P-27 / DF-102L iq W a s t e 1 0
Diafiltration
P-25 / C-103
S-Sepharos e
Enzyme Conversion
Final Purification Section
S -1 7 3
S -1 7 4
胰岛素制备
生物技术制药参考资料09级制药工程(1)班叶溢民090219011基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源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、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):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。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。
另一方面,在胰岛素的基因工程生产中,下游处理非常复杂,复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。
重组人胰岛素的制备流程
重组人胰岛素的制备流程胰岛素是一种重要的蛋白质激素,对于调节血糖水平起着至关重要的作用。
重组人胰岛素是通过基因工程技术制备的人工合成胰岛素,它与人体自然产生的胰岛素具有相同的结构和生物活性。
下面将介绍一种常用的重组人胰岛素制备流程。
制备重组人胰岛素的第一步是获得胰岛素基因的DNA序列。
这可以通过两种途径来实现。
一种是从人体中分离出胰岛细胞,然后提取其中的RNA,通过逆转录酶将RNA转录成DNA,从而获得胰岛素基因的DNA序列。
另一种方法是从人体细胞库中筛选出含有胰岛素基因的细胞,然后从这些细胞中提取DNA。
这两种方法都需要进行PCR扩增,以增加目标基因的数量。
接下来,将获得的胰岛素基因插入到表达载体中。
表达载体是一种能够在细胞中稳定复制的DNA分子,它可以携带外源基因并使其在细胞中表达。
常用的表达载体有质粒和病毒。
将胰岛素基因与表达载体进行连接,形成重组胰岛素基因载体。
然后,将重组胰岛素基因载体导入到宿主细胞中。
常用的宿主细胞有大肠杆菌和酵母等。
将重组胰岛素基因载体转化到宿主细胞中后,利用宿主细胞的复制和转录机制,使重组胰岛素基因在细胞内得以表达。
接着,利用细胞培养技术进行大规模的培养和表达。
将转化了重组胰岛素基因的宿主细胞培养在培养基中,通过控制培养条件和添加适当的诱导剂,促使细胞大量表达重组胰岛素。
培养时间一般为数天至数周,取决于细胞的生长速度和表达量。
在细胞培养过程中,重组胰岛素会以包括细胞内溶胞液和培养基在内的形式存在。
为了提取和纯化重组胰岛素,需要经过细胞破碎、离心、过滤等步骤,以去除细胞碎片和其他杂质。
然后,通过离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等技术,对重组胰岛素进行纯化。
对纯化后的重组胰岛素进行结构和活性的分析。
利用质谱、核磁共振等技术,确定重组胰岛素的分子质量和结构特征。
同时,通过生物活性测定,验证重组胰岛素与天然胰岛素的功能等效性。
重组人胰岛素的制备流程主要包括获得胰岛素基因序列、构建重组胰岛素基因载体、转化宿主细胞、大规模培养和表达、纯化和结构活性分析等步骤。
胰岛素制备原理
胰岛素制备原理
胰岛素的制备原理主要基于生物合成技术和基因工程技术。
传统的胰岛素制备方法是从动物(如猪或牛)的胰腺中提取胰岛素,但这种方法存在纯度较低、含有杂质等问题。
随着生物技术的发展,人们开始使用基因工程技术来生产胰岛素。
具体来说,将人胰岛素基因转移到细菌或酵母菌中,利用发酵工艺大规模生产胰岛素。
这种方法的优点是能够大规模生产高纯度的胰岛素,是目前最主要的胰岛素制备方法。
此外,第三代胰岛素类似物的制备原理是在第二代人胰岛素的基础上,通过改造氨基酸顺序来生产。
这些类似物在结构和功能上与天然胰岛素相似,具有更好的药代动力学特性和治疗效果。
总的来说,胰岛素的制备原理主要包括提取、基因工程和发酵工艺等技术手段,通过这些方法可以生产出高纯度、高效的人胰岛素及其类似物。
胰岛素制备工艺
胰岛素制备工艺胰岛素是一种重要的药物,用于治疗糖尿病。
胰岛素制备工艺是指将胰岛素从动物源或基因工程菌株中提取或合成的过程。
本文将介绍胰岛素制备的工艺流程和关键步骤。
胰岛素的制备工艺可以分为两种:动物源胰岛素和基因工程胰岛素。
动物源胰岛素是从动物胰腺中提取的,而基因工程胰岛素是通过基因工程技术合成的。
这两种制备工艺在核心步骤上有所不同,但整体流程相似。
动物源胰岛素的制备工艺需要从猪、牛等动物的胰腺中提取。
提取胰岛素的方法通常是将动物胰腺切碎,用酸性溶液进行浸泡,使胰岛素从胰腺组织中释放出来。
然后,使用过滤和离心等方法将胰岛素分离出来。
而基因工程胰岛素的制备工艺则需要先选择合适的表达宿主菌株,如大肠杆菌。
将人类胰岛素基因导入到宿主菌株中,使其表达出胰岛素蛋白。
随后,通过培养和发酵等步骤,大量生产胰岛素蛋白。
最后,通过纯化和结晶等工艺步骤,得到纯度较高的基因工程胰岛素。
无论是动物源胰岛素还是基因工程胰岛素,制备工艺中的纯化步骤都非常重要。
纯化的目的是去除杂质,提高胰岛素的纯度。
纯化方法包括离心、层析、电泳等。
通过这些方法,可以将胰岛素从其他蛋白质和杂质中分离出来,得到纯净的胰岛素。
除了纯化步骤,胰岛素制备工艺中的结晶步骤也十分关键。
结晶是将溶液中的胰岛素分离出来,得到固体结晶体的过程。
结晶的方法有多种,如悬浮结晶、溶剂结晶等。
通过合适的结晶条件,可以得到高纯度的胰岛素晶体。
胰岛素制备工艺中还有一些辅助步骤,如溶解、过滤、浓缩等。
这些步骤的目的是在制备过程中保证胰岛素的质量和纯度。
总结起来,胰岛素制备工艺包括胰岛素提取、纯化、结晶等关键步骤。
无论是动物源胰岛素还是基因工程胰岛素,都需要经过这些步骤来得到高纯度的胰岛素。
胰岛素的制备工艺是一个复杂而精细的过程,需要严格的操作和控制。
随着科技的发展,胰岛素制备工艺将不断改进和完善,为糖尿病患者提供更好的治疗药物。
胰岛素的原理及生产过程
胰岛素的原理及生产过程胰岛素是一种由胰岛β细胞分泌的激素,其主要功能是调节血糖水平。
它通过促进葡萄糖的摄入和利用,以及抑制肝脏对葡萄糖的合成和释放,维持正常的血糖水平。
胰岛素生产的过程可以分为以下几个步骤:1. 细胞培养:胰岛素的生产通常使用细胞培养技术,主要使用胰岛β细胞系来进行。
这些细胞系可以从人类胰腺中分离出来,并在细胞培养基中培养。
2. 细胞培养基的制备:胰岛β细胞系需要适合其生长和分化的培养基。
培养基的配方通常包括氨基酸、葡萄糖、胰岛素、胆固醇等成分,以提供细胞所需的营养物质。
3. 培养条件的优化:为了获得高产量和高质量的胰岛素,需要对培养条件进行优化。
这包括调整培养基的成分、pH值和温度等因素,以及添加适当的生长因子和细胞因子来促进细胞的生长和分化。
4. 细胞的分离和提取:当细胞达到一定密度后,需要将其分离和提取。
这通常使用胰岛素泵进行,通过负压抽取培养液中的胰岛素。
5. 纯化和精制:提取的胰岛素通常还存在其他蛋白质和杂质。
为了得到纯度较高的胰岛素产品,需要进行纯化和精制过程。
这包括使用过滤、离心、层析等技术,以去除杂质并提高纯度。
6. 结晶和干燥:纯化的胰岛素溶液可以通过结晶和干燥过程得到固体胰岛素。
这通常通过加入适量的溶剂和控制温度来实现。
7. 产品的包装和贮存:最后,胰岛素产品需要进行包装和贮存。
常见的包装形式包括注射用玻璃瓶和笔式注射器。
为了保证产品的质量和稳定性,胰岛素通常在低温下保存。
总结起来,胰岛素的生产过程主要包括细胞培养、培养基制备、培养条件优化、细胞的分离和提取、纯化和精制、结晶和干燥以及产品的包装和贮存。
这些步骤需要严格控制,以获得高产量、高纯度和稳定性好的胰岛素产品。
重组人胰岛素制备工艺
重组人胰岛素制备工艺引言胰岛素是一种由胰腺β细胞分泌的激素,它参与调节葡萄糖代谢,维持血糖水平稳定。
然而,对于许多糖尿病患者,体内胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗使得血糖控制成为难题。
为了解决这一问题,重组人胰岛素制备工艺应运而生。
本文将详细介绍重组人胰岛素的制备工艺,以及如何通过优化制备工艺提高其产量和质量。
关键词介绍1、重组人胰岛素:是指利用基因工程技术,通过细胞培养或微生物发酵生产的胰岛素。
它具有与天然人胰岛素相同的结构和功能,因此在临床上有广泛的应用。
2、制备:是指通过一系列工艺步骤,从原料中提取或制造出所需物质的过程。
在重组人胰岛素制备中,主要包括基因工程操作、细胞培养、发酵、分离和精制等步骤。
3、工艺:是指实现制备过程的一系列具体方法和操作规程。
工艺的选择和优化直接影响到产品的产量和质量。
重组人胰岛素制备工艺1、酵母菌的筛选:选用适合生产重组人胰岛素的酵母菌种,对其进行筛选和改良,以提高发酵过程中的产量。
2、基因工程操作:将人胰岛素基因插入到酵母菌的染色体或质粒中,确保基因正确表达。
3、发酵:在适宜的营养条件下,利用筛选得到的酵母菌进行发酵生产。
4、分离和精制:通过一系列物理、化学和生物学方法,将重组人胰岛素从发酵液中分离出来,并进行精制和纯化,以得到高纯度的产品。
制备工艺优化1、通过现代实验设计方法和技术,如响应面法和均匀设计法,筛选最佳工艺条件,以提高重组人胰岛素的产量和质量。
2、通过基因工程技术改良酵母菌,增强其生产重组人胰岛素的能力,提高产量。
3、采用先进的分离和精制技术,如高效液相色谱和超滤膜过滤等,进一步提纯产品,提高产品质量。
4、结合计算机模拟技术和实验验证,模拟工艺过程,指导实际生产,优化制备工艺。
重组人胰岛素制备工艺在糖尿病治疗中具有重要意义,本文详细介绍了其制备过程及优化方法。
通过合理选择工艺条件和基因工程改良,可以有效提高重组人胰岛素的产量和质量。
随着科学技术的发展,相信未来制备工艺将进一步优化,为糖尿病患者提供更好的治疗选择。
基因工程制备胰岛素的原理
基因工程制备胰岛素的原理基因工程制备胰岛素的原理主要涉及三个步骤:基因克隆、表达和纯化。
第一步:基因克隆。
首先,从人类组织或细胞中提取出编码胰岛素的基因,即胰岛素原基因(proinsulin gene)。
然后,使用酶切酶将这个基因剪切成多个片段。
接下来,将剪切好的基因片段与载体(通常是质粒)连接,形成重组质粒。
再将这个重组质粒转化到细菌中(如大肠杆菌)进行复制。
经过培养、筛选和鉴定,得到含有胰岛素基因的重组质粒。
第二步:基因表达。
将所得到的重组质粒注入到宿主细胞(通常是培养的动物细胞或真核表达系统)中,使其成为重组表达宿主。
在宿主细胞中,重组质粒会被转录成胰岛素的mRNA,并被细胞质中的核糖体翻译成胰岛素的前体蛋白(proinsulin)。
然后,前体蛋白经过一系列的翻译后修饰,如信号肽的剪切和糖基化等,转变成成熟的胰岛素蛋白。
第三步:纯化。
经过表达的胰岛素会以包括其他蛋白质的复杂混合物的形式出现在表达宿主细胞中。
因此,需要对这个混合物进行纯化,以获得高纯度的胰岛素。
一种常用的方法是使用层析技术,如亲和层析和离子交换层析等,根据胰岛素与某些特定配体(如金属离子或抗胰岛素抗体)的亲和性来进行分离和富集。
通过这些层析步骤,可以得到纯度较高的胰岛素。
总结起来,基因工程制备胰岛素的原理主要涉及基因克隆、基因表达和纯化。
通过基因克隆,首先获得含有胰岛素基因的重组质粒;接着,通过基因表达,将胰岛素基因在宿主细胞中转录和翻译成胰岛素蛋白;最后,通过纯化步骤,将胰岛素从其他蛋白质中分离出来,并得到高纯度的胰岛素。
这种方法可以大量制备胰岛素,为临床治疗糖尿病等疾病提供重要药物。
通过基因工程体外制备胰岛素的关键步骤
通过基因工程体外制备胰岛素的关键步骤哎呀,今天我们来聊聊一个非常神奇的话题:通过基因工程体外制备胰岛素的关键步骤!听起来有点高深吧?别担心,我会用最简单的语言和你们分享这个过程。
让我们来看看这个胰岛素到底是个什么玩意儿。
胰岛素是一种非常重要的激素,它可以帮助我们的身体把血糖转化成能量。
想象一下,如果我们的血糖水平过高,就像是我们每天都在玩“过山车”,一会儿很高,一会儿又很低。
而胰岛素就像是一个“加油站”,它可以帮助我们的车子平稳地行驶在这条“过山车”上。
所以,胰岛素对我们的身体来说是非常重要的。
那么,我们如何通过基因工程体外制备胰岛素呢?其实,这个过程可以分为三个关键步骤:获取胰岛素基因、构建基因表达载体和体外培养细胞。
接下来,我就给大家详细介绍一下这三个步骤。
1. 获取胰岛素基因我们需要从大自然中提取出胰岛素基因。
这个过程就像是我们在超市里买东西,需要找到正确的商品。
幸运的是,科学家们已经找到了胰岛素基因的位置,并且把它记录在了数据库里。
所以,我们只需要在这个数据库里搜索一下,就可以找到我们需要的胰岛素基因啦!2. 构建基因表达载体找到了胰岛素基因之后,我们还需要把它放到一个安全的地方,以便后续的使用。
这个过程就像是给我们的胰岛素基因找了一个“家”。
为了让它能够顺利地生活在这个家里,我们还需要给它搭建一个漂亮的房子。
这个房子就是基因表达载体。
基因表达载体是一个非常复杂的结构,它包含了胰岛素基因以及其他一些辅助基因。
这些辅助基因可以帮助胰岛素基因在我们的身体里正确地发挥作用。
所以,构建一个合适的基因表达载体是非常重要的。
3. 体外培养细胞现在,我们的胰岛素基因和基因表达载体都已经准备好了,接下来就是要让它们“住在一起”。
这个过程就像是我们在装修房子一样,需要把房子建好之后再搬进去。
为了实现这个目标,我们需要先把胰岛素基因插入到一个叫做质粒的小型环状DNA分子中。
然后,我们再把这个质粒放入到一种叫做大肠杆菌的细菌体内进行培养。
通过基因工程体外制备胰岛素的关键步骤
通过基因工程体外制备胰岛素的关键步骤下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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人胰岛素的制备
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v
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基因工程药物的别离纯化一般不应超过 4-5 个步骤,包括细胞破碎、固液别离、 浓缩与初步纯化、高度纯化直至得到纯品以及成品加工。
发酵液进展细胞别离,分别得到胞产物和胞外产物。
胞外产物直接进展透析浓缩然后进展再复性及酶转化,再对产物进展高度 纯化,最后制剂即可。
胞产物用溶酶菌或超声波将细胞破碎,细胞破碎后用高速离心法进展固液 别离。别离后用变性剂或者离子去污剂得到包含体,再用变性剂〔尿素〕使其变 形,接着用二次复性法将其复性。对复性后的产物进展透析浓缩,然后进展再复 性及酶转化,再对产物进展高度纯化,最后制剂即可。
将初步复性及纯化后的 RRhPI 通过透析浓缩,先后转换到缓冲液 B 和 D(50mmol/L G1y-NaOH,氧化型谷胱甘肽(GSSG)一复原型谷胱甘(GSH)pH9.5) 中,使蛋白浓度为 0.1~O.6 mg/ml,4℃静置过夜。 2,酶切
复性后的 RRhPI 复性液调节 pH 后参加一定量的胰蛋白酶(trypsin)
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v
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和羧肽酶 B(carboxypeptidase B)在 37。C 进展协同酶切一段时间,然 后滴加 2 mol/L ZnCI:至 ZnCl:浓度为 0.1mol/L 终止反响并沉淀生成的 hI,用双蒸水洗涤沉淀得较纯 B9 重组人胰岛素约 79 mg/L 培养基。 重组胰岛素粗品的纯化: 胰岛素粗品用 0.2 mol/L NaAc·HAc,pH4.0 溶解。溶解后的样品通过 Superdex 75 进展纯化(图 10),得 1、2、3 峰,收集峰 3,透析后冻干即 为胰岛素产品所得胰岛素产品用 SDS-PAGE 分析为单带,电泳检测见图。
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胰岛素的新型制备技术
胰岛素的新型制备技术胰岛素是一个非常重要的荷尔蒙,它可以帮助身体控制血糖水平,以预防或治疗糖尿病等代谢疾病。
由于该荷尔蒙的重要性,人们不断寻找新的制备技术,以改进其疗效和质量。
在这篇文章中,我们将探讨一些新型胰岛素制备技术。
传统的胰岛素制备方法在讨论新的胰岛素制备技术之前,我们先来看看传统的制备方法。
传统制备胰岛素的方法通常是使用大肠杆菌或酵母等生物的发酵技术。
这种方法可以在大规模上制备胰岛素,但它也存在许多劣势。
例如,它可能会引起严重的过敏反应,并且由于大肠杆菌或酵母在制备过程中所释放出的副产物,使得胰岛素纯度和质量都不够稳定。
新型胰岛素制备技术1. 基因工程法基因工程法是一种比传统的发酵技术为人所熟悉的制备方法。
它的关键是利用转基因技术将胰岛素的基因嵌入到大肠杆菌或其他细胞中,这些细胞然后通过分离和提纯的方法得到纯化的胰岛素。
与传统的发酵技术相比,基因工程法的优势在于,它不容易污染,生产效率高,且可以生产更稳定的胰岛素。
2. 包裹多肽胰岛素包裹多肽胰岛素是一种新的胰岛素制剂,这种胰岛素使得糖尿病患者不再需要每天注射胰岛素。
具体而言,这种制剂包括一种胰岛素和一种弯曲的多肽。
这些多肽能够使胰岛素保持活性,从而改善传统制剂的缺点,例如生物韧性差、口服效果差等。
3. 胰岛素喷雾胰岛素喷雾是一种非常创新的制备方式,它不仅可以改善传统胰岛素制剂的缺陷,而且可以进行更便捷的给药。
这种制剂可以通过鼻腔或口腔吸入,将胰岛素以非注射的方式注入到身体中。
胰岛素喷雾可能被广泛地应用于对慢性病患者的治疗。
结论总之,胰岛素是一种极为重要的荷尔蒙,可以帮助控制血糖水平。
人们寻求新型的胰岛素制备技术表明了我们对这种荷尔蒙重要性的认识,新型技术的投入,使得人们能够更有效地治疗这些疾病。
基因工程法、包裹多肽胰岛素和胰岛素喷雾均是这些技术的常见例子,它们改善了传统胰岛素制剂的缺点,使得人们在治疗这些疾病时具有更高的保证。
重组人胰岛素的制备及生物学特性分析
重组人胰岛素的制备及生物学特性分析随着现代生物技术的发展,重组蛋白的制备技术越来越成熟,其中重组人胰岛素是一种应用非常广泛的重组蛋白。
本文将从重组人胰岛素的制备流程和生物学特性两个方面来探讨这一主题。
一、重组人胰岛素的制备流程1. 基因克隆重组人胰岛素的制备首先需要进行基因克隆。
胰岛素基因序列已经被多次确定,是由A链和B链两个多肽链组成的,其中A链由21个氨基酸组成,B链由30个氨基酸组成。
这两条基因在人的胰岛β细胞中均被表达,然后通过转录和翻译合成成分别为84个和30个氨基酸残基的前蛋白,再经由胰岛细胞内的酶的加工而形成两肽链胰岛素。
由于A链和B链之间存在两个二硫键,因此在基因克隆时需要将这两条基因串联起来并插入到适当的宿主细胞中。
2. 宿主细胞的选取重组人胰岛素的制备过程需要选择合适的宿主细胞。
常用的宿主细胞有大肠杆菌、腺病毒、哺乳动物细胞等。
制备过程中需要考虑到宿主细胞的易培养性、表达效率、翻译后修饰等因素。
3. 表达和纯化构建好质粒并选择好宿主细胞后,就需要使用适当的诱导剂刺激宿主细胞对胰岛素基因进行表达,接着进行纯化、离子交换和高效液相等步骤进行胰岛素的分离纯化。
这一部分的操作涉及到分子生物学、蛋白质化学等多个学科领域。
二、重组人胰岛素的生物学特性1. 作用机制胰岛素是一种影响葡萄糖代谢的激素,它可以促进葡萄糖进入细胞内以供能量消耗。
若胰岛素水平下降,会导致高血糖,甚至糖尿病等疾病的出现。
重组人胰岛素在体内能够发挥与天然胰岛素完全相同的作用,并且不会引发免疫反应,是治疗糖尿病等疾病的重要药物。
2. 生物学性质对于重组人胰岛素的生物学性质需要进行全面、客观的评价。
首先,作为一种重组蛋白,重组人胰岛素在体内不会引起免疫反应,因此可以安全应用于糖尿病等疾病的治疗;其次,重组人胰岛素的药效作用与天然胰岛素完全相同,可以达到相同的降血糖效果;此外,重组人胰岛素的半衰期较短,需要分次注射才能保持足够的药效。
胰岛素制备
胰岛素制备 Prepared on 22 November 2020生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源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、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):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。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。
人胰岛素的工业制备
人胰岛素的工业制备
人类胰岛素是一种由蛋白质构成的药物,可用于控制血糖水平。
它由 51 个氨基酸残基组成,这些氨基酸残基以特定的顺序排列在链上,形成了一条螺旋式结构。
人类胰岛素的制备主要涉及以下步骤:
1. DNA 重组技术生产基因
制备人类胰岛素的第一步是利用 DNA 重组技术生成表达人类胰岛素的基因。
这种基因可以使用人类组织中自然存在的胰岛素基因作为模板,并对其进行修改,使得其在细胞中产生大量的胰岛素。
2. 重组表达
重组表达是将人类胰岛素基因插入到合适的宿主细胞中,并使其在宿主细胞中大量表达胰岛素的技术。
这个过程需要在生物发酵釜中进行,一般采用大肠杆菌作为宿主细胞。
3. 提纯和分离人胰岛素
当大量的细胞表达人类胰岛素后,需要分离和提纯胰岛素,以获得高纯度的药物。
这个过程通常包括柱层析、钠离子置换、逆流层析和超过滤等步骤。
使用这些技术,可以将胰岛素从其它蛋白质和杂质中去除。
4. 人胰岛素的晶体化
在提纯的最后阶段,人胰岛素的晶体化是非常必要的。
人类胰岛素是一种结构较为稳定的蛋白质,其结晶过程可使其更为纯净和稳定。
晶体化通常使用静态或动态技术,如批量结晶或连续结晶等方法。
总的来说,制备人类胰岛素需要经过一系列的制备和纯化过程,并需使用复杂的技术手段。
尽管人类胰岛素的制备过程复杂,但其应用广泛,已经成为治疗糖尿病的重要药物。
基因工程制胰岛素生工版
2.提取RNA,分离RNA
2.1 总RNA的提取
2.2 mRNA的纯化
2.3 mRNA的保存
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一、获取外源目的基因片段
2.1 总RNA的提取
总RNA的抽提方法有多种,TRIzol试剂是使用组广 泛的RNA抽提试剂,主要由苯酚和异硫氰酸胍组成, 可以迅速破坏细胞结构,使存在于细胞质及核内的 RNA释放出来,并使核糖体蛋白与RNA分子分离。苯 酚虽可有效地变性蛋白质,但不能完全抑制RNA酶活 性,因此TRIzol中还加入了8-羟基喹啉、异硫氰酸胍、 β-巯基乙醇等来抑制内源和外源RNase(RNA酶)。 TRIzol是从细胞和组织中提取总RNA的即用型试剂, 在样品裂解或匀浆过程中,TRIzol能保持RNA完整性。 提 取 RNA 时 , 首 先 用 液 氮 研 磨 材 料 , 匀 浆 , 加 入 TRIzol试剂,进一步破碎细胞并溶解细胞成分。然后加 入氯仿抽提,离心,分离水相和有机相,收集含有 RNA 的 水 相 , 通 过 异 丙 醇 沉 淀 , 可 获 得 比 较 纯 的 总 RNA,用于下一步mRNA的纯化。
配对率提高,折叠率高。工艺路线依然繁琐。
方法三: 需体外折叠。
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基因工程获取胰岛素的步骤
一、获取外源目的基因片段 二、选择与获取表达载体 三、重组目的DNA片段与表达载体 四、选择与获取表达细胞 五、重组体导入表达细胞 六、对重组体细胞进行筛选纯化鉴定 七、工程菌产物鉴定和保存 八、发酵培养
③ 十二烷基肌氨酸钠盐在18℃以下溶解度下降,会阻碍柱内液体流动, 若室温低于18℃最好用LiCl替代NaCl。
④ 寡聚(dT)纤维素柱可在4℃贮存,反复使用。每次使用前应该依 次用NaOH、灭菌ddH2O、上样缓冲液洗柱。
胰岛素的工艺
胰岛素的工艺
胰岛素的生产工艺一般可以分为以下几个步骤:
1. 突变菌株的培养:根据需要制备的胰岛素种类的不同,可以选择不同的细菌株,如大肠杆菌等。
首先需要将胰岛素基因转入到细菌中,形成含有胰岛素基因的突变菌株。
通过试管培养、发酵罐等方式,将菌株进行扩增培养。
2. 表达和产生胰岛素:在培养过程中,通过调节菌体的培养条件,如温度、pH 值、适宜的营养源等,促进胰岛素基因的表达和产生。
此时,突变菌株中的胰岛素基因会转录为mRNA,并经过翻译作用产生蛋白质。
3. 提取和纯化胰岛素:菌体在培养过程中产生的胰岛素会被积累在菌体内或培养液中。
为了获得纯度较高的胰岛素,需要进行胰岛素的提取和纯化。
常用的方法包括离心、过滤、酸碱处理、杂质去除、柱层析等步骤,以去除其他的蛋白质、核酸、多肽等杂质。
4. 结晶和干燥:纯化后的胰岛素溶液经过结晶处理,使其形成结晶体。
结晶后的胰岛素会进行干燥处理,使其得到固体的冻干胰岛素制剂。
5. 包装和贮存:经过干燥处理的冻干胰岛素制剂会进行包装,常见的包装方式包括玻璃瓶、注射器等。
胰岛素制剂需要存放在低温干燥的环境中,以保证其稳定性和有效性。
需要注意的是,胰岛素的生产工艺可能会因不同的厂家和产品而有所差异,上述步骤只是一般的参考。
此外,胰岛素的生产也需要符合相关药品生产的质量标准和法规要求。
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生物技术制药参考资料基因工程制备胰岛素一、胰岛素的定义胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。
二、目前临床使用的胰岛素来源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、重组人胰岛素(现阶段临床最常使用的胰岛素):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。
三、目前,国际上生产医用重组人胰岛素(recombi—nant human insulin,rhI)的方法1、用基因工程大肠杆菌escherichia coli,E.CO一)分别发酵生产人胰岛素(human insulin,hi)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。
这一方法缺点较多,目前已较少使用;2、用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(hu—man peoinsulin,hPI),后经加工形成hI。
E.coli系统表达量高,但缺点是不利于表达hI这样的小蛋白,产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hi;3、通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。
酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单,但缺点是生产慢,生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1~50 mg/L),产量低。
因此,虽然rhI投放市场已久,但人们一直在努力寻求和探索更加有效的表达系统和高效的表达策略I2 J,尤其是对E.CO一尻表达系统的研究更是越来越深入,用E.coli系统表达hPI的策略也越来越多。
另一方面,在胰岛素的基因工程生产中,下游处理非常复杂,复杂的下游处理极大地降低了胰岛素的最终收率。
本研究围绕着提高重组目的蛋白表达量,简化下游处理过程等方面进行探索,建立了一套经过优化的高效完整的基因工程E.coli发酵表达(His)6一Arg—Arg一人胰岛素原[(His)6一Arg—Arg—human proinsulin,PPh—PI],后加工成hI的制备工艺。
四、基因工程制备胰岛素1、提取目的基因:既从人的DNA中提取胰岛素基因,可使用限制性内切酶将目的基因从原DNA中分离。
主要有如下4种方法:(1)鸟枪法:用一大堆限制性核酸内切酶对附近基因进行剪切,再提取所需要的。
至于如何筛选,用DNA分子杂交,即DNA探针(2)人工合成法:根据转录蛋白或者mRNA推导出基因序列,然后人工合成,没有内含子。
(3)从基因文库中提取:也就是事先已经提取完毕的拿来用(4)PCR扩增技术:用于大量生产该段基因片段,用于商业化运作……2、提取质粒:使用细胞工程,培养大肠杆菌,从大肠杆菌的细胞质中提取质粒,质粒为环状。
主要有如下2种方法:(1)碱裂解法:此方法适用于小量质粒DNA的提取,提取的质粒DNA可直接用于酶切、PCR扩增、银染序列分析。
(2)煮沸法3、基因重组:取出目的基因与质粒,先利用同种限制性内切酶将质粒切开,再使用DNA 连接酶将目的基因与质粒“缝合”,形成一个能表达出胰岛素的DNA质粒。
4、将质粒送回大肠杆菌:再大肠杆菌的培养液中加入含有Ca+的物质,如CaCl2,这使细胞会吸收外源基因,此时将重组的质粒也放入培养液中,大肠杆菌便会将重组质粒吸收。
将大肠杆菌用氯化钙处理,以增大大肠杆菌细胞壁的通透性,使含有目的基因的重组质粒能够进入受体细胞,此时的细胞处于感受态(理化方法诱导细胞,使其处于最适摄取和容纳外来DNA的生理状态)。
5、胰岛素的产生:再大肠杆菌内,质粒通过表达转录与翻译后,便产生出胰岛素蛋白质。
通过大肠杆菌的大量繁衍,便可大量生产出胰岛素。
(注意:大肠杆菌产出的是多肽链,因为原核生物没有内质网、高尔基体等,不能进行多肽的折叠、修饰等,还需人为进行菌体外加工。
)五、关于胰岛素制备的一些问题人体是这么产生胰岛素的?第11对染色体短臂上胰岛素基因区DNA向mRNA转录,mRNA从细胞核移向细胞浆的内质网,转译成由105个氨基酸残基构成的前胰岛素原。
前胰岛素原经过蛋白水解作用除其前肽,生成86个氨基酸组成的长肽链——胰岛素原(Proinsulin)。
胰岛素原随细胞浆中的微泡进入高尔基体,连接上二硫键,经蛋白水解酶的作用,切去31、32、60三个精氨酸连接的链,断链生成没有作用的C肽,形成α链和β链的胰岛素,分泌到B细胞外,进入血液循环中。
大肠杆菌没有高尔基体等细胞器,基因工程如何利用大肠杆菌合成胰岛素?《微生物学教程》(周德庆):1978年美国的2个实验室合作,通过基因工程使E.coli合成了人胰岛素。
在实验室中将人胰岛素基因A、B链的人工合成基因分别组合到E.coli的不同质粒上,然后再移至菌体内,着种重组质粒在E.coli细胞内进行正常的复制和表达,从而使带有A、B链基因的工程菌株分别产生人胰岛素A、B链,然后再用人工的方法,在体外通过二硫键使这2条链连接成有活性的人胰岛素。
所以大肠杆菌产生的胰岛素,需要用人工的方法,在体外通过二硫键使这2条链连接成有活性的人胰岛素。
大肠杆菌是原核生物,细胞器只有线粒体,但它有相关的酶在细胞质内。
和蓝藻进行光合作用一样,蓝藻也没有叶绿体,但它可以合成相关的酶。
因此,只需要细胞质就可以了!1、合成胰岛素需要高尔基体和线粒体是对人或真核生物而言2、原核生物的生长和发育也需要蛋白质,从哪里来的呢?当然是自身合成,这说明原核生物合成蛋白质只需要线粒体和一些酶,当然还有能量人体产生胰岛素首先是一个基因转录成一个mRNA,再翻译为一条肽链,这条肽链再加工,就形成了由二硫键连接的2条肽链。
通过基因工程在E.coli产生胰岛素是先分别形成A、B链的2个基因,转录形成2个mRNA,翻译成2条肽链,在E.coli外通过二硫键使这2条链连接成有活性的人胰岛素。
六、胰岛素的研究历史胰岛素的发现是20 世纪生物医学界最为重大的成就之一。
同时胰岛素的问世也引起了许多科学家的兴趣。
他们对胰岛素的生产、生物合成、化学合成、结构、功能、作用机制等进行了一系列的研究并获得了多个里程碑式的成果。
动物胰岛素的生产起始于加拿大的ConnaughtLaboratories,大量生产主要在美国的礼来(EliLilly)公司。
1923年末商品胰岛素已广泛应用于临床。
我国动物胰岛素的生产起步也不晚。
解放前,上海的杨氏药厂已能生产结晶猪胰岛素。
解放后,国内的生产厂家主要是上海生化药厂和徐州生化药厂。
为了使胰岛素能就地取材,就地生产,最好不用减压蒸发去乙醇。
为此,南京和上海分别试用了离子交换法和锌沉淀法。
1978年美国的2个实验室合作,通过基因工程使E.coli合成了人胰岛素。
在实验室中将人胰岛素基因A、B链的人工合成基因分别组合到E.coli的不同质粒上,然后再移至菌体内,着种重组质粒在E.coli细胞内进行正常的复制和表达,从而使带有A、B链基因的工程菌株分别产生人胰岛素A、B链,然后再用人工的方法,在体外通过二硫键使这2条链连接成有活性的人胰岛素。
随着科学技术的发展,现在科学家已经改为用酵母菌、昆虫培养细胞、或哺乳动物培养细胞等真核细胞作为表达载体,而少用大肠杆菌。
重组DNA 技术的出现为利用微生物生产人胰岛素铺平了道路。
1979 年,美国Genentech 公司的Goedell等报道了化学合成的人胰岛素基因在大肠杆菌中的表达。
1982 年,美国礼来公司生产的重组人胰岛素Humulin上市。
为改进重组人胰岛素的生产,丹麦的诺和诺德(Novo Nordisk)公司用酿酒酵母真核细胞表达一种胰岛素单链前体,在前体中B1 至B29通过甘- 甘- 赖三肽和A1 至A21 相连接。
近年来,国产的重组人胰岛素相继问世。
通化东宝公司于1998 年获准生产人胰岛素注射液,商品名甘舒霖。
深圳科兴公司的苏泌啉和徐州万邦公司的万邦林也于2002 年和2003年获得生产批文。
虽然重组人胰岛素已在临床上广泛应用,但是由于胰岛素分子容易聚合,在浓度较高的胰岛素注射液中主要以二体和六体的形式存在。
为了解决这个问题,通过蛋白质工程开发出的单体速效胰岛素也应运而生。
首先,美国的礼来公司开发了单体胰岛素Humalog,其中B28 位的脯氨酸和B29位的赖氨酸互换。
随后,丹麦的诺和诺德公司也开发了单体胰岛素Novorapid,其中B28 位的脯氨酸突变成天冬氨酸。
1972 年,前苏联的生物化学杂志上报道了胰岛素用胃蛋白酶水解去除B26至B30的肽段后可以得到保留胰岛素活性的去五肽胰岛素。
由于胰岛素对治疗糖尿病的重要作用,关于胰岛素的品种、剂型、生产方法等的报道日新月异、层出不穷。
七、胰岛素的展望胰岛素是由胰产生的一种蛋白。
它在人体新陈代谢中起着重要作用,如果体内不足就会引发糖尿病,因此胰岛素是治疗糖尿病的特效药。
这种病发病率很高,困扰着上千万人。
过去从猪、牛胰中提取胰岛素,产量低,满足不了患者的需求。
现在利用基因工程技术,有两种方法可以让微生物发酵产生胰岛素。
一种是先在大肠杆菌中分别合成胰岛素A链和B链,然后再在体外用化学方法将两条链连接成胰岛素。
美国Eli lilly公司采用这种方法生产胰岛素。
另一种是采用分泌型载体表达胰岛素原,然后再将其转化为胰岛素。
丹麦Novo Nordisk 公司就是采用重组酵母分泌产生胰岛素原,再用酶法转化为人胰岛素。