如何制造/医药/胰岛素
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弗雷德里克·班廷，胰岛素的发现者 -
牛胰岛素的广告 -
用皮下注射针注射的胰岛素药物 -
胰岛素的结构
胰岛素是一种由胰腺细胞（称为胰岛）产生的激素，它有助于调节血液中的糖（葡萄糖）水平。它通过使体内的细胞能够吸收和利用葡萄糖作为能量来实现这一点。胰岛素对身体正常运作至关重要，因为它有助于身体利用和储存从食物中获得的能量。这些细胞不断地将少量胰岛素释放到体内，但它们会随着血糖水平升高而释放大量激素。
当你进食时，你的身体会将食物中的碳水化合物分解成葡萄糖，葡萄糖进入你的血液，从而提高你的血糖水平。作为回应，胰腺会将胰岛素释放到血液中，这有助于你身体的细胞吸收葡萄糖并将其用作能量。胰岛素还有助于肝脏将多余的葡萄糖储存为糖原，糖原可以根据需要转化回葡萄糖。患有糖尿病的人难以正常产生或使用胰岛素，导致血糖水平升高。这可以通过胰岛素注射、口服药物和生活方式改变（如饮食和锻炼）来控制。
在研究人员发现如何生产胰岛素之前，患有 1 型糖尿病的人没有机会过上健康的生活。然后在 1921 年，加拿大科学家弗雷德里克·G·班廷和查尔斯·H·贝斯特成功地从狗的胰腺中纯化了胰岛素。研究人员继续改进胰岛素，但基本的生产方法在几十年内保持不变。胰岛素是从牛和猪的胰腺中提取并纯化的。这些动物的胰岛素化学结构与人胰岛素只有微小的差异，这就是为什么它在人体中发挥良好作用的原因。
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大肠杆菌 - 胰岛素传统上是通过从猪或牛的胰腺中提取来生产的。然而，这个过程很昂贵并且可能不可靠，因为动物胰岛素的供应有限。
因此，研究人员开发了使用生物技术生产胰岛素的方法，称为重组胰岛素。重组胰岛素与天然存在的激素相同，在体内具有相同的特性和作用。人胰岛素在实验室中常见的细菌体内生长。
大肠杆菌是迄今为止使用最广泛的细菌类型，但酵母也被使用。然后将细菌在大型发酵罐中培养，在那里它们会产生胰岛素并将其分泌到周围介质中。然后将胰岛素纯化并加工以用于医疗治疗。使用这种方法生产大量胰岛素也相对便宜且高效。
重组胰岛素比传统的动物源性胰岛素有几个优点。它更纯净且更一致，因为它是在受控环境中使用标准化工艺生产的。它也更广泛地可用，并且可以以更大的产量生产以满足对胰岛素的需求。
- 步骤 1：胰岛素基因是一种蛋白质，由两个独立的氨基酸链组成，一个 A 链在 B 链之上，它们通过键连接在一起。这两个胰岛素基因都是使用限制性内切酶从健康人胰腺的干细胞中提取的。
- 步骤 2：使用相同的限制性内切酶，将质粒切开以使胰岛素基因附着在上面。
- 步骤 3：然后将这两个胰岛素基因插入质粒，质粒是小的环状 DNA 片段，更容易被宿主 DNA 吸收。这称为重组质粒。胰岛素和质粒使用一种称为连接酶的特殊酶密封起来。
- 步骤 4：使用称为转染的过程，将重组质粒插入到大肠杆菌的一种无害类型中。
- 步骤 5：合成胰岛素的细菌然后进行发酵过程。它们在制造厂的大型罐中以最佳温度培养。
- 步骤 6：培养后，将细胞从罐中取出并使用多种化学物质打开以提取胰岛素基因。首先，添加溶菌酶混合物，它会消化细胞壁的外层，其次添加去垢剂混合物，它会分离脂肪细胞壁膜。第三，添加溴化氰，一种将胰岛素链从质粒链中分离的试剂。
- 步骤 7：然后将两个胰岛素基因链混合在一起，并通过还原-氧化反应通过二硫键连接起来。添加氧化剂（一种导致氧化或电子转移的物质）。
- 步骤 8：然后纯化 DNA 混合物，以使只有胰岛素链保留下来。制造商可以通过多种色谱法（或分离）技术来纯化混合物，这些技术利用分子电荷、大小和亲水性的差异。一些技术包括离子交换柱、反相高效液相色谱和凝胶过滤色谱柱。制造商可以测试胰岛素批次以确保没有细菌的大肠杆菌蛋白质与胰岛素混合在一起。他们使用一种可以让他们检测大肠杆菌 DNA 的标记蛋白。然后他们可以确定纯化过程去除了大肠杆菌细菌。
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