تولید آزمایشگاهی انسولین انسانی بهینه‌سازی شد

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه تهران، پژوهشگران دانشکده علوم دانشگاه شیراز در قالب همکاری با کرسی یونسکوی دانشگاه تهران با ایجاد نوآوری در فناوری تولید آزمایشگاهی انسولین نوترکیب انسانی، این داروی ضد دیابتی را در میزبان باکتریایی با موفقیت تولید کردند.

در بیماران مبتلا به دیابت شیرین نوع ۱ توانایی تولید انسولین به میزان زیادی کاهش می‌یابد و یا تماما از بین می‌رود. این افراد به طور روزانه با تزریق انسولین سعی دارند تا علائم این بیماری را از بین ببرند. در بیماران دیابت نوع ۲ حساسیت بدن به انسولین کم می‌شود و تعدادی از مبتلایان به این نوع دیابت نیز به تزریق انسولین وابسته می‌باشند. در صورتیکه بیماران دیابتی با تزریق روزانه انسولین سطح قند خون را تنظیم نکنند بالا بودن طولانی مدت قند آثار مخرب و جبران ناپذیری بر دیگر اندام‌های بدن از جمله مغز، چشم، کلیه و سیستم قلب و عروقی خواهد داشت.

مقایسه جمعیت جهانی ۱۰۸ میلیونی مبتلایان به عارضه دیابت در سال ۱۹۸۰ به جمعیت بالغ بر ۴۲۰ میلیونی این بیماران در زمان حاضر نشان از عدم کنترل و پیشرفت سریع این بیماری در جامعه انسانی دارد. سابقه خانوادگی (ژنتیک)، چاقی، عدم تحرک، مصرف زیاد مواد خوراکی پر کالری، استعمال دخانیات، التهاب، کم خوابی و استرس از عوامل مؤثر در ابتلاء به دیابت نوع ۲ است.

استرس‌های اکسایشی همراه با ایجاد رادیکال‌های آزاد مسبب پیشرفت عارضه دیابت هستند که با مصرف غذاهای صنعتی حاوی مواد نگهدارنده، مصرف مواد آرایشی و بهداشتی غیر استاندارد، عدم آرامش محیط و قرار گرفتن بیش از حد در معرض پرتوهای الکترومغناطیسی حاصل می‌شود.

رشد سریع این بیماری متابولیکی در جامعه انسانی، انسولین را به پر مصرف ترین داروی پپتیدی جهان تبدیل نموده است. امروزه بیش از ۸۰ درصد انسولین مصرفی دنیا بوسیله شرکت Novo Nordisk کشور دانمارک تولید و عرضه می‌شود و میزان فروش جهانی این دارو در زمان حاضر حدود ۳۰ میلیارد دلار است.

امروزه از میزبان‌های باکتریایی، سلول‌های موجودات پستاندار و قارچ‌ها برای تولید انسولین نوترکیب انسانی استفاده می‌شود اما مشکلات و محدودیت‌های جدی در روش‌های تولیدی باعث شده است که مقدار فعلی تولید پاسخگوی نیاز روز افزون این داروی مهم و حیاتی نباشد. میزان بیان ناچیز این هورمون در میزبان‌های فوق‌الذکر، تجزیه سریع و مسیر پیچیده و طولانی خالص سازی انسولین، تمایل زیاد این هورمون به لخته شدن و ایجاد فیبر آمیلوییدی از مشکلات جدی است که تولید صنعتی انسولین را با چالش‌های زیادی مواجه می‌سازد.

اخیرا پژوهشگران دانشکده علوم دانشگاه شیراز ضمن ایجاد نوآوری در فناوری تولید آزمایشگاهی انسولین نوترکیب انسانی، این داروی ضد دیابتی را در میزبان باکتریایی با موفقیت تولید کرده اند.

پژوهشگران دانشگاه شیراز ژن دو زنجیره پپتدی آلفا و بتای انسولینی را به طور جداگانه به ژن یکی از پروتئین‌های لنز چشم (آلفا کریستالین) متصل کرده اند و در ادامه، پلاسمیدهای حاوی ژن‌های هیبریدی را به میزبان باکتریایی انتقال داده‌اند.

به طور اجمال روشی که این گروه پژوهشی برای تولید انسولین نوترکیب انسانی بکار گرفته است در شکل زیر به نمایش گذاشته شده است.

همان‌طور که در این شکل آمده است میزبان باکتریایی، دو زنجیره آلفا و بتای انسولینی را به شکل مولکول‌های هیبریدی با پروتئین لنز چشم تولید می‌کند. در مرحله بعد، این پژوهشگران به روش برش شیمیایی، دو زنجیره آلفا و بتای انسولینی را از پروتئین حامل (پروتیین آلفا کرستالین لنز چشم) رها ساخته‌اند. به گفتۀ این پژوهشگران، یکی از مراحل مهم در تولید انسولین اتصال صحیح دو زنجیره آلفا و بتا جهت ایجاد مولکول‌های فعال انسولینی است که به مرحله الحاق زنجیره‌ای معروف است.

این گروه پژوهشی بعد از خالص‌سازی زنجیرهای آلفا و بتای انسولین انسانی، از فعالیت چاپرونی پروتئین لنز چشم (آلفا کریستالین) برای تولید مولکول‌های فعال انسولینی استفاده کرده اند.

پژوهشگران دانشگاه شیراز نشان داده‌اند که پروتئین چاپرون لنز چشم به میزان قابل توجهی بازده تولید مولکول‌های فعال انسولینی را در مرحله موسوم به الحاق زنجیره‌ای بالا می‌برد. این گروه پژوهشی عنوان کرده اند که روش به‌کار گرفته شده در این پژوهش قابلیت به‌کارگیری در تولید صنعتی انسولین و برخی دیگر داروهای پپتدی مشابه را نیز داراست.

این پژوهش در آزمایشگاه شیمی پروتئین دانشکده علوم دانشگاه شیراز توسط محسن اکبریان دانشجوی دکتری سلولی-مولکولی این دانشگاه و به سرپرستی دکتر رضا یوسفی عضو هیات علمی دانشگاه شیراز، انجام شده است.

این پژوهش بخشی از پروژه بزرگ آزمایشگاه شیمی پروتئین با هدف بهینه‌سازی تولید آزمایشگاهی انسولین انسانی و آنالوگ‌های آن است که در قالب همکاری با کرسی یونسکوی دانشگاه تهران در تحقیقات بین‌رشته‌ای و با محوریت دیابت، مستقر در مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه تهران، در حال انجام است.

نتایج این پژوهش در نشریه PLOS one به چاپ رسیده است.