اكتشاف الإنسولين و تسخير البكتيريا لصناعة الإنسولين

اكتشاف الإنسولين

اكتشف العالمان فريدريك بانتينغ بالإنجليزية Frederick Bantin وتشارلز بيست بالإنجليزية Charles Best أن الإنسولين هو الهرمون الذي يفتقر إليه مرضى السكري وقد اكتشفا طريقة للحصول عليه من البنكرياس الحيواني وقد حاول العلماء طوال سنوات تصنيع الإنسولين بعد معرفة رسم التركيب الكيميائي للإنسولين البشري لكن الكميات المنتجة عن طريق الكيمياء وحدها قليلة ولم تكن كافية للمرضى في ذلك الوقت إلى أن اكتشفوا كيفية الاستفادة من البكتيريا لإنتاج الإنسولين في السبعينات وذلك عن طريق تغييرها على المستوى الجيني

وقد بقي الإنسولين الحيواني مستخدما حتى الثمانينات حيث كان المرضى في جميع أنحاء العالم يعتمدون على الإنسولين المستخرج من الخنازير والأبقار لعلاج مرض السكري إلا أنه لم يكن مطابقا في تركيبه للإنسولين البشري على الرغم من التشابه الكبير بينهما ولذلك فقد عانى بعض المرضى من تفاعلات حساسية نتيجة لاختلاف التركيب بين نوعي الإنسولين

تسخير البكتيريا لصناعة الإنسولين

يتم تصنيع الإنسولين باستخدام تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف حيث يدرج العلماء الجينات البشرية في المادة الوراثية للبكتيريا التي تسمى فيما بعد البكتيريا المؤتلفة بالإنجليزية Recombinant bacteria وهي بكتيريا يمكنها إنتاج البروتين المشفر بواسطة الجين البشري وفي هذه العملية يبني العلماء جين الإنسولين البشري في المختبر ثم يزيلون حلقة من الحمض النووي للبكتيريا تعرف باسم البلازميد بالإنجليزية Plasmid ثم يدرجون الجين البشري داخلها وبذلك يصبح الجين البشري جزءا من المادة الوراثية للبكتيريا بعد ذلك يرجعون حلقة البلازميد إلى البكتيريا ثم يضعون هذه البكتيريا المؤتلفة في خزانات كبيرة خاصة بالتخمير وهناك تبدأ البكتيريا المؤتلفة باستخدام جين الإنسولين البشري للبدء بإنتاجه عندها يحصل العلماء على الإنسولين المصنع لتتم تنقيته من الشوائب واستخدامه في العلاج

الكائنات المستخدمة لصناعة الإنسولين

هناك العديد من الأدوية البروتينية التي يتم تصنيعها باستخدام ما يعرف بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف أو معاد التركيب بالإنجليزية Recombinant DNA ومن الكائنات الحية المستخدمة لتصنيع الأدوية المختلفة مثل الإنسولين البكتيريا الإشريكية القولونية بالإنجليزية Escherichia coli التي تتمتع بالعديد من المزايا بما في ذلك معدل النمو المرتفع وبساطة متطلبات النمو وسهولة التعامل معها في المختبر وارتفاع إنتاجيتها وانخفاض تكلفة استخدامها ومن الكائنات الأخرى المستخدمة في ذلك أيضا نوع من الخمائر تسمى فطريات الخميرة بالإنجليزية Saccharomyces cerevisiae والنباتات المعدلة وراثيا بالإنجليزية Transgenic plants كما هو الحال مع البذور الزيتية لنبات رشاد أذن الفأر بالإنجليزية Arabidopsis thaliana

أنواع الإنسولين

هناك أنواع مختلفة من الإنسولين تستخدم لعلاج مرض السكري منها ما يأتي

• الإنسولين سريع المفعول يبدأ عمل الإنسولين سريع المفعول بالإنجليزية Rapid acting insulin بعد 15 دقيقة تقريبا من حقنه ويصل تركيزه إلى أعلى مستوى في الدم بعد حوالي ساعة ويستمر مفعوله لمدة ساعتين إلى أربع ساعات ومن الأمثلة على هذا النوع من الإنسولين إنسولين ليسبرو بالإنجليزية Lispro وإنسولين أسبارت بالإنجليزية Aspart وإنسولين غلوليزين بالإنجليزية Glulisine
• الإنسولين قصير المفعول يبدأ الإنسولين قصير المفعول بالإنجليزية Short acting insulin بالعمل بعد حوالي 30 دقيقة من حقنه ويصل تركيزه إلى أعلى مستوى في الدم بعد حوالي 2 3 ساعات حيث يستمر مفعوله لمدة 3 6 ساعات ومن الأمثلة على هذا النوع الإنسولين العادي أو النظامي بالإنجليزية Regular insulin
• الإنسولين متوسط المفعول يبدأ عمل الإنسولين متوسط المفعول بالإنجليزية Intermediate acting insulin بعد ما يقارب 2 4 ساعات من حقنه ويصل تركيزه إلى أعلى مستوى في الدم بعد ما يقارب من 4 12 ساعة ويستمر مفعوله لمدة 12 18 ساعة ومن الأمثلة على هذا النوع إنسولين NPH
• الإنسولين طويل المفعول يبدأ الإنسولين طويل المفعول بالإنجليزية Long acting insulin العمل بعد عدة ساعات من حقنه ويستمر مفعوله لمدة 24 ساعة تقريبا ويمكن أن يستخدم مع كل من الإنسولين سريع الفعول أو قصير المفعول إذا لزم الأمر ومن الأمثلة على هذا النوع إنسولين غلارجين بالإنجليزية Glargine وديتيمير بالإنجليزية Detemir وديجلوديك بالإنجليزية Degludec
• الإنسولين المستنشق سريع المفعول يصل هذا النوع من الإنسولين إلى أعلى تركيز بعد حوالي 15 20 دقيقة ويستمر في العمل لمدة 2 3 ساعات ويستخدم عادة مع الإنسولين طويل المفعول

أدوية أخرى مصنعة بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف

هناك العديد من الأدوية المصنعة بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف منها ما يأتي

• المضادات الحيوية تعد المضادات الحيوية بالإنجليزية Antibiotics أكبر مجموعة من ناحية الأهمية الاقتصادية بين المنتجات التي يتم الحصول عليها عن طريق التخمير ومن الأمثلة على المضادات الحيوية المصنعة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة البنسلين بالإنجليزية Penicillin والسيفالوسبورين بالإنجليزية Cephalosporin والكلورامفينيكول بالإنجليزية Chloramphenicol والستربتوميسين بالإنجليزية Streptomycin والكليندامايسين بالإنجليزية Clindamycin والفانكومايسين بالإنجليزية Vancomycin والتيكوبلانين بالإنجليزية Teicoplanin
• عوامل تخثر الدم من عوامل تخثر الدم بالإنجليزية Clotting factors المصنعة بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف العامل الثامن والعامل التاسع المستخدمان لعلاج مرض الهيموفيليا
• الهرمونات من الهرمونات بالإنجليزية Hormones المصنعة بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف هرمون النمو المعروف باسم سوماتروبين بالإنجليزية Somatropin وهرمون الإنسولين
• عوامل النمو تم تصنيع العديد من عوامل النمو بالإنجليزية Growth factors التي تستخدم للوقاية من العدوى المرتبطة بنقص العدلات الناجم عن العلاج الكيميائي بالإنجليزية Chemotherapy induced neutropenia ونقص الصفيحات الناجم عن العلاج الكيميائي بالإنجليزية Chemotherapy induced thrombocytopenia وفقر الدم الناجم عن العلاج الكيميائي وكذلك هرمون الإريثروبويتين بالإنجليزية Erythropoietin وهو هرمون تنتجه الكلى يحفز نخاع العظام لإنتاج خلايا الدم الحمراء
• السيتوكينات تعرف السيتوكينات بالإنجليزية Cytokines على أنها الجزيئات التي تنشط الخلايا المناعية وتنظم نموها وتمايزها وتحفز الاستجابة للالتهابات
• الإنزيمات مثل إنزيم دورناز ألفا بالإنجليزية Dornase alpha المستخدم في علاج التليف الكيسي بالإنجليزية Cystic Fibrosis وإنزيم ألتيبلاز بالإنجليزية Alteplase المستخدم في إذابة تخثرات الدم التي يمكن أن تسبب النوبات القلبية والانصمام الرئوي والسكتات الدماغية
• المطاعيم مثل مطعوم الإنفلونزا ومطعوم الكبد الوبائي ب