Слайд 2
Генно-инженерные лекарственные препараты
Лекция
Слайд 3
ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ:
изучение технологии производства и ассортимента лекарственных препаратов,
выпускаемых с помощью рекомбинантной ДНК-биотехнологии (генной инженерии).
Ц И И
Получение инсулина генно-инженерными способами. Препараты инсулина.
Гормон роста
(соматотропин).
Эритропоэтин.
Пептидные факторы роста.
Цитокины: интерлейкины и интерфероны.
Слайд 5
I. Получение инсулина генно-инженерными способами. Препараты инсулина
Слайд 7
1. Генно-инженерный метод через синтез цепей А и
В человеческого инсулина
1. Химический синтез генов, кодирующих цепи А
и В человеческого инсулина.
2. Введение синтетических генов с помощью плазмиды в структуру E.coli.
3. Продуцирование двух цепей белка инсулина.
4. Отрезание метиониновых остатков бромицианом.
5. Соединение цепей А и В дисульфидными мостиками через образование S-сульфоната
Выход составляет 50%.
Недостаток метода: необходимость химического синтеза генов, большое число подготовительных операций, высокие затраты.
Слайд 9
2. Генно-инженерный метод через проинсулин
Имитирует природный процесс и
включает в себя:
Введение в E.coli или S. сerevisiae
гена одноцепочечного проинсулина.
Экспрессию гена с получением проинсулина.
Выделение белка с последующим окислением трипсином или карбоксипептидазой для перевода проинсулин в инсулин.
Этот метод упрощает технологический процесс, снижает производственные затраты.
Получаемые человеческие инсулины по данной технологии носят название «Хумулин».
Слайд 10
3. Комбинация генноинженерного и ферментативного метода
Включает:
Получение свиного
инсулина в E.coli по рДНК технологии.
Ферментативное превращение свиного
инсулина в инсулин человека.
При данной технологии исключается зависимость от сырьевой базы (животного сырья).
Слайд 11
4. Культивирование гибридомных клеток
Этим методом, разработанным в
США и Японии, человеческий инсулин получают из ферментативной жидкости
при крупно-масштабном культивировании гибридомных клеток, продуцирующих инсулин.
Из хомяков, зараженных раком поджелудочной железы, выделяют клетки островков Лангерганса и после слияния их с клетками, продуцирующими человеческий инсулин, культивируют полученные гибридные клетки в бессывороточной среде.
Слайд 12
Фирмы-производители:
«Eli Lilly» (США)
«Genentech» (США)
«Novo nordisk» (Дания)
«Sanofi - Aventis»
(Франция – Германия)
Инсулин, полученный по выше перечисленным технологиям, обязательно
подвергают очистке (хроматографическими методами), что дает возможность получить инсулин высокой чистоты и природной активности.
Слайд 13
Отечественные производители инсулина, использующие импортную субстанцию
ОАО «Биотон-Восток», г.
Орел – совместное российско-польское производство;
ОАО «Уфа-Вита» – одно из
подразделений «Фармстандарта»;
ОАО «Национальные биотехнологии», г. Оболенск, Московская обл. – экспериментальные разработки инсулина на основе собственного генно-инженерного штамма.
Слайд 14
История создания препаратов инсулина
Свиной и говяжий инсулины аморфные
Инсулины
кристаллические (цинк-инсулин водные растворы с рН 2,8-3,5)
Высокоочищенные кристаллические свиной,
говяжий и человеческий (биосинтетический) инсулины (нейтральные растворы для инъекций – подкожно и внутривенно – непродолжительное действие)
Слайд 15
Пролонгированные препараты инсулина
1. Суспензии цинк-инсулин аморфная, кристаллическая и
смешанная (3:7)
2. Суспензия протамин-цинк-инсулин кристаллическая (изофан-инсулин) (протамин – белок,
получаемый из молок осетровых рыб)
3. Суспензия инсулин аминохинурид - свиной инсулин, модифицированный аминохинуридом гидрохлоридом.
Слайд 16
Классификация препаратов инсулина
1. По составу:
Монокомпонентные (свиной, говяжий, человеческий)
Смешанные
(свино-говяжий, кристаллический и аморфный).
2. По степени загрязненности проинсулином:
Обычные инсулины
(более 1% проинсулина)
Монопиковые (менее 0,3%)
Улучшенные монопиковые (менее 0,005%)
Монокомпонентные (менее 0,001%)
Слайд 17
Классификация препаратов инсулина
3. По продолжительности действия:
Инсулины короткого действия
(инсулин раствор для инъекций человеческий – Хумулин, Актрапид НМ;
свиной – Актрапид, Илетин II)
Инсулины средней продолжительности действия – Хумулин НПХ, Депо-инсулин-С, Инсулин
Ленте
Инсулины длительного действия – Инсулин суперленте (суспензия цинк-инсулин кристаллическая монокомпонентная)
Слайд 18
II. ГОРМОН РОСТА (СОМАТОТРОПИН)
г американскими учеными был разработан генно-инженерный метод получения гормона
роста человека. Рекомбинантный соматотропин отличается от нативного дополнительным остатком метионина на NH2 конце молекулы.
В настоящее время ведется разработка способов получения гормона роста человека при культивировании клеток млекопитающих, измененных методами генной инженерии.
Слайд 20
Фирмы-производители:
США - «Хуматроп»
Слайд 22
Американская фирма
«Amgen» первой клонировала ген человеческого эритропоэтина и добилась его
экспрессии в бактериях, дрожжах и животных клетках.
В настоящее время эритропоэтин получают при культивировании яйцеклеток китайского хомячка. Дальнейшая иммуноаффинная и ионо-обменная хроматографии позволяют получить гомогенный мономерный белок, не содержащий примесей.
В России НПО «Микроген» выпускает инъекционный препарат «Эритростим», очищенный до 99,5% в сывороточном альбумине на изотоническом цитратном буфере.
Слайд 23
IV. ПОЛИПЕПТИДНЫЕ ФАКТОРЫ РОСТА
Слайд 24
Пептидные факторы
роста представляют собой большую группу клеточных полипептидов, влияющих на
рост и деление клеток различных типов путем взаимодействия со специфическими рецепторами на их поверхности.
Группы факторов роста:
Ранозаживляющие;
Колониестимулирующие.
Слайд 25
Ранозаживляющие факторы
Эпидермальный фактор роста (ранозаживляющее действие при трансплантации
кожи, роговицы).
Фибринобластный фактор роста (стимулятор роста капилляров и
фибробластов).
Слайд 26
Ранозаживляющие факторы
3. Тромбоцитарный фактор роста (стимулятор деления
клеток гладких мышц и фибробластов).
4. Инсулиноподобный фактор роста
(регулятор роста соединительной ткани).
Слайд 27
Колониестимулирующие факторы
Макрофагальный
Гранулоцитарный
Гранулоцитарно-макрофагальный
Пример.
Препарат «Нейпоген» содержит филграстим, который
является стимулятором лейкопоэза и вырабатывается
лабораторным штаммом Escherichia coli, в которую методами генной инженерии введен ген гранулоцитарного колониестимулирующего фактора человека.
Слайд 28
Колониестимулирующие факторы являются противоопухолевыми средствами.
Ранозаживляющие и колониестимулирущие факторы
получают методами генной инженерии и культивированием клеток млекопитающих.
Основные производители
этих групп препаратов – США и Япония.
Слайд 30
Цитокины - большая гетерогенная группа белков, синтезируемая лимфоретикулярными
клетками.
Они обеспечивают функционирование иммунной системы, контроль гемопоэза, действуют
на сосудистую, нервную и эндокринную системы.
Наиболее изученными цитокинами являются
интерлейкины и
интерфероны.
Слайд 31
ИНТЕРЛЕЙКИНЫ
IL-1(бета)
IL-18
IL-22
IL-8
вещества белковой или гликопротеидной природы, синтезируемые макрофагами, Т- и
В-лимфоцитами.
В настоящее время выделено и охарактеризовано более 20 интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-2 и т.д.).
IL-1(альфа)
IL-2
Слайд 33
Схема получения интерлейкинов
Активация клеток-продуцентов.
Выделение интерлейкинов из
культуральной среды.
Концентрирование.
Очистка.
IL-10
Слайд 34
Клетки-продуценты интерлейкинов
культуры нормальных лимфоцитов или макрофагов;
Т-лимфоцит
В-лимфоцит макрофаг
рекомбинантные микробные клетки;
клоны трансформированных клеток;
Т-клеточные гибридомы.
Слайд 35
Для увеличения продукции
интерлейкинов, культуры клеток стимулируют митогенами – веществами, вызывающими митотическое
деление клеток.
В качестве митогенов используют:
1 - глобулярные растительные белки
фитогемаглютинин и
конканавалин;
2 - компоненты клеточной стенки бактерий
мурамилдипептид.
группа биологически активных белков или гликопротеинов, синтезируемых клетками организма
в ответ на воздействие интерфероногенов или в ходе иммунной реакции.
К интерфероногенам относятся:
вирусы,
бактерии,
продукты их метаболизма.
Интерфероны характеризуются видоспецифичностью.
Слайд 38
Биологическая роль интерферонов
активация интерфероногенеза и защита организма от
вирусной инфекции;
стимуляция антителообразования;
торможение роста опухолевых клеток за счет усиления
цитостатической активности лимфоцитов и макрофагов;
снижение активности некоторых ферментов (гидролаз, эстераз);
подавление синтеза гормонов, участвующих в регуляции и коррекции состояния организма в норме, а при патологиях, связанных с нарушениями функции иммунной системы.
Слайд 39
Классификация интерферонов в зависимости от химической природы и
клеток-продуцентов
ά-интерферон. Является белком. Получают из лейкоцитов крови человека,
подвергнутых действию вирусов-интерфероногенов.
β-интерферон. Является гликопротеином. Получают из культуры клеток фибробластов, обработанных вирусом или 2-х цепочечной РНК.
γ-интерферон. Является гликопротеином. Получают из лимфобластов, выделенных от больных злокачественной лимфомой Беркита и стимулированных митогенами.
Слайд 40
Классификация интерферонов по способу получения
Природные, получаемые из
культуры клеток лейкоцитов человека, стимулированных вирусами.
Рекомбинантные, продуцируемые бактериями
со встроенным геном интерферона.
Слайд 41
Традиционная технология получения α-интерферона
Получение лейкоцитов из свежей донорской
крови.
Культивирование лейкоцитов в среде, содержащей сыворотку крови, казеин молока
и вирус
Синдай 16-20 ч.
Центрифугирование, снижение рН до 2,5 для инактивации вируса.
Осаждение аммония сульфатом интерферона.
Хроматографическая очистка и концентрирование.
Стандартизация по противовирусной активности.
Растворение в стерильной воде.
Лиофилизация.
Слайд 42
Традиционная технология получения β-интерферона
Культивирование фибробластов поверхностным методом на
питательной среде с добавлением интерфероногенов (двухцепочечной РНК) и антибиотика
актиномицина Д.
Выход 1 мг на 10 л культуральной жидкости.
Культура клеток живет 2-ое суток.
Слайд 43
Традиционная технология получения γ-интерферона
Культивирование лимфобластов глубинным методом на
питательной среде с добавлением интерфероногенов (вируса Синдая), кортикостероидов и
5-бромдезоксиуридина (замедление всех реакций метаболизма клеток).
Выход 1 мг на 10 л культуральной жидкости.
Культура клеток живет мало.
Слайд 44
Рекомбинантные микробы-продуценты интерферонов
Escherichia coli
Pseudomonas aeruginosa
Bacillus subtilis
Saccharomyces cerevisiae
и ч е с к а я с х
е м а п о л у ч е н и я
г е н н о – и н ж е н е р н ы х и н т е р ф е р о н о в
Синтез интерфероновой иРНК.
Получение рДНК, комплементарной интерфероновой иРНК.
Встраивание рДНК в плазмиду.
Введение векторной плазмиды в клетки E. coli.
Культивирование бактерий, содержащих векторную плазмиду.
Сепарирование клеток E. coli.
Дезинтеграция и экстракция клеток E. coli.
Осаждение с центрифугированием.
Высаливание интерферона из надосадочной жидкости.
Диализ осадка интерферона.
Растворение интерферона и пропускание раствора через колонку с иммуносорбентом.
Элюация интерферона с последующей хроматографией на целлюлозном катионообменнике.
Слайд 46
Фирмы-производители:
«Генферон», «Интерферон β-1b»
ООО «Ферон»
«Виферон»
«Гриппферон»
«Интерферон лейкоцитарный»