重组人胰岛素生产工艺PPT参考课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,重组人胰岛素和重组人生长激素生产工艺,2010.4.13,1,重组人胰岛素,定义,：,胰岛素是由胰岛,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。,胰岛素的生物合成,胰岛素合成的控制基因在第,11,对染色体短臂上。在,细胞的细胞核中，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,109,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，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，同时生成胰岛素，分泌到,细胞外，进入血液循环中。未经过蛋白酶水解的胰岛素原，生物活性仅有胰岛素的,10%,。,结构,：,胰岛素由,A,、,B,两个肽链组成。,A,链有,11,种,21,个氨基酸，,B,链有,15,种,30,个氨基酸，共,26,种,51,个氨基酸组成。其中,A7(Cys)-B7(Cys),、,A20(Cys)-B19(Cys),四个半胱氨酸中的巯基形成两个二硫键，使,A,、,B,两链连接起来。此外,A,链中,A6(Cys),与,A11(Cys),之间也存在一个二硫键。,2,猪胰岛素,牛胰岛素,赖脯人胰岛素（礼来公司、速效,Ins,）,门冬胰岛素,（诺和诺德公司、速效,Ins,）,甘精胰岛素,(,安万特公司、长效,Ins),人胰岛素原,B30,A8 ;A10 ;B30,B28 ;B29,B28,A21 ;B31 ;B32,3,3D Structure of Insulin,胰岛素二聚体（,dimer,）,胰岛素六聚体（,hexamer,）,4,Ins,的性质,5,胰岛素的功能,胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。,药理作用,治疗糖尿病、消耗性疾病。,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。,6,1921,年,-,从动物胰腺中提取出胰岛素，开创了人类胰岛素治疗的历史。,1926,年,-,重结晶胰岛素,1930s-,传统中、长效动物胰岛素,1970s-,单峰胰岛素和 单组分胰岛素,70,年代末,-,半合成胰岛素,1982,年,-,采用基因重组技术生产的人胰岛素正式上市。,90,年代至今,-,重组人胰岛素类似物成功研发上市，包括超短效和长效人胰岛素类似物。,7,动物来源的胰岛素,（,28,种）,药品名称,生产企业,药品名称,生产企业,ILETIN I,LILLY,NPH PURIFIED PORK ISOPHANE INSULIN,NOVO NORDISK INC,ILETIN II,LILLY,PROTAMINE ZINC&ILETIN I(BEEF-PORK),LILLY,INSULIN,NOVO NORDISK INC,PROTAMINE ZINC AND ILETIN II,LILLY,INSULIN INSULATARD NPH NORDISK,NOVO NORDISK INC,PROTAMINE ZINC AND ILETIN II(PORK),LILLY,INSULIN NORDISK MIXTARD(PORK),NOVO NORDISK INC,PROTAMINE ZINC INSULIN,BRISTOL MYERS SQUIBB,LENTARD,NOVO NORDISK INC,REGULAR ILETIN II,LILLY,LENTE,NOVO NORDISK INC,REGULAR ILETIN II(PORK),LILLY,LENTE ILETIN II,LILLY,REGULAR PURIFIED PORK INSULIN,NOVO NORDISK INC,LENTE ILETIN II(PORK),LILLY,REGULAR INSULIN,NOVO NORDISK INC,LENTE INSULIN,NOVO NORDISK INC,SEMILENTE,NOVO NORDISK INC,NPH ILETIN I(BEEF-PORK),LILLY,SEMILENTE INSULIN,NOVO NORDISK INC,NPH ILETIN II,LILLY,ULTRALENTE,NOVO NORDISK INC,NPH ILETIN II(PORK),LILLY,ULTRALENTE INSULIN,NOVO NORDISK INC,NPH INSULIN,NOVO NORDISK INC,VELOSULIN,NOVO NORDISK INC,8,半合成来源的胰岛素,（,5,种）,药品名称,生产企业,INSULATARD NPH HUMAN,NOVO NORDISK INC,MIXTARD HUMAN 70/30,BAYER PHARMS,NOVOLIN 70/30,NOVO NORDISK INC,NOVOLIN L,NOVO NORDISK INC,NOVOLIN N,NOVO NORDISK INC,9,基因重组来源的胰岛素,（,27,种）,药品名称,生产企业,药品名称,生产企业,APIDRA,SANOFI AVENTIS US,LANTUS,SANOFI AVENTIS US,EXUBERA,PFIZER,LEVEMIR,Novo Nordisk,HUMALOG,LILLY,MIXTARD HUMAN 70/30,BAYER PHARMS,HUMALOG MIX 50/50,LILLY,NOVOLIN 70/30,Novo Nordisk,HUMALOG MIX 75/25,LILLY,NOVOLIN L,NOVO NORDISK INC,HUMALOG PEN,LILLY,NOVOLIN N,NOVO NORDISK INC,HUMULIN 50/50,LILLY,NOVOLIN R,NOVO NORDISK INC,HUMULIN 70/30,LILLY,NOVOLIN R,（,Purified,）,NOVO NORDISK INC,HUMULIN 70/30 PEN,LILLY,NOVOLOG,NOVO NORDISK INC,HUMULIN BR,LILLY,NOVOLOG MIX 70/30,NOVO NORDISK INC,HUMULIN L,LILLY,VELOSULIN BR,NOVO NORDISK INC,HUMULIN N,LILLY,VELOSULIN BR HUMAN,NOVO NORDISK INC,HUMULIN R,LILLY,HUMULIN U,LILLY,HUMULIN R PEN,LILLY,10,通化东宝,1998,年,12,月研制出中国第一支基因重组胰岛素“甘舒霖”,甘舒霖,R-常规重组人胰岛素注射液,甘舒霖,N-低精蛋白重组人胰岛素注射液,甘舒霖,30R-30/70混合重组人胰岛素注射液,（,30%常规重组人胰岛素和70%低精蛋白重组人胰岛素,）,深圳科兴,苏泌啉,-常规重组人胰岛素注射液,苏泌啉恩,-低精蛋白重组人胰岛素注射液,徐州万邦,万邦林,-常规重组人胰岛素注射液,万苏林,猪胰岛素制剂,胰岛素国内主要生产厂家,其他,（持有药品注册证）,-,南京新天生物化学制药有限公司、华西医科大学制药厂、上海第一生化,制药厂、武汉生化制药厂 等,11,临床用胰岛素分类,普通胰岛素：从动物胰脏中提取,人胰岛素,传统中长效胰岛素,长效人胰岛素类似物,速效人胰岛素类似物,非注射胰岛素,12,传统中长效胰岛素制剂,低精蛋白锌胰岛素：,胰岛素、鱼精蛋白和锌的结晶。,例：,礼来公司，,Humulin N(rDNA,、大肠杆菌,),诺和诺德，,Novolin N(rDNA,、酿酒酵母,),胰岛素锌混悬液,：精蛋白锌胰岛素与常规胰岛素的混悬液,例：,礼来公司，,Humulin 30/70(30%,常规胰岛素，,70%,精蛋白锌胰岛素,),Humulin 50/50,诺和诺德，,Novolin 30/70,Novolin 50/50,缺陷,：,作用时间少于,24,小时,作用峰值明显，夜间低血糖危险性高,吸收不稳定,结霜现象，由于温度过冷或过热导致胰岛素再玻璃瓶壁沉淀，丧失活性,13,速效胰岛素,特点：,起效快，皮下注射后,15,分钟起效。,达峰快，注射后,15,分钟起效，,30,60,分钟达到药效高峰。,药效维持时间短，大约在,3,小时左右（,2,4,小时）,。,药代动力学特点与进餐后人体内源性胰岛素分泌十分相似，能够很好地控制当餐后血糖而且不容易发生低血糖。,起效时间,达峰时间,峰持续时间,作用消除时间,常规皮下,Ins:,30-90min,1.5-2.5h,2-4h,6-8h,生理,Ins,：,0-20min,30-45min,2-3h,3-4h,14,Lispro,（赖脯胰岛素，,Humalog,）,是第一个用于临床的速效胰岛素类似物,由美国礼来公司研制生产，将人胰岛素的,B28,与,B29,位的氨基酸对换。,。,Aspart,（门冬胰岛素，,Novolog,）,由丹麦诺和诺德公司研制生产，结构与人胰岛素的区别在于用天冬氨酸取代了,B,链,28,位上的脯氨酸。,APIDRA,（赖谷胰岛素，,Apidra,）,安万特公司研制，以赖氨酸和谷氨酸分别取代了人胰岛素,B3,位的天冬氨酸和,B29,位的赖氨酸,。,15,长效胰岛素,-,人胰岛素类似物,1,.,甘精胰岛素,（,glargine,）：商品名,Lantus,-,甘氨酸替代胰岛素,A,链,21,位门冬氨酸、并在,B,链末端增加两,个精氨酸。,使胰岛素结合更多带正电的氨基酸残基，改变等电点，使等电点由,5.4,上升至中性。这样，胰岛素类似物在酸性条件下可溶，在生理的近中性条件下结晶。,2.Insulin Detemir,：,商品名,Levemir,-,胰岛素,B,链,29,位赖氨酸侧链通过酰基化连接一个,N-16-,烷基,酸的,14,碳游离脂肪酸,该,游离脂肪酸能与白蛋白结合，延缓与胰岛素受体结合，从而延长其半衰期。,16,Insulin Detemir,（,Levemir,）,诺和诺德公司研制,glargine,（,Lantus,）,安万特公司研制,17,胰岛素肺部吸入制剂,-Exubera,辉瑞、万安特以及,Nektar,共同研发,于,2006.1.27,被,FDA,批准,一种作用快的胰岛素干粉吸入剂,适用于餐前给药，其胰岛素吸收具有速效化的特征,18,胰岛素制备工艺,以动物胰脏为原料提取胰岛素,-,酸醇提取法,传统胰岛素,-,猪、牛胰脏提取，只经一步重结晶,单峰胰岛素,-,凝胶过滤纯化,单组分胰岛素,-,凝胶过滤、离子交换纯化,半合成胰岛素,-,以猪胰岛素为原料，酶修饰后得到人胰岛素,重组,DNA,技术生产人胰岛素,AB,链合成：分别表达,AB,链，化学方法连接,逆转录法：表达胰岛素原，酶切得到重组人胰岛素,19,重组,DNA,技术制造人胰岛素,AB,链合成法,：,以人工合成的人胰岛素,A,链和,B,链基因分别与半乳糖苷酶基因连接，形成融和基因，分别在大肠杆菌中表达,A,链和,B,链，然后再通过化学氧化作用，通过二硫键连接起来。,已被淘汰,反转录酶法：仿照天然合成途径,通过胰岛素原的,cDNA,合成，表达产物是胰岛素原，经工具酶切开，除去,C-,肽得人胰岛素。,20,Ins A,链,Ins B,链,转化大肠杆菌,发酵,A,链,B,链,纯化,二硫键,活性胰岛素,AB,链合成人胰岛素,21,质粒,Ins mRNA,反转录,Ins cDNA,转化大肠杆菌,PCR,连接,胰岛素原,活性胰岛素,二硫键,酶切,提取质粒,限制性内切酶酶切,反转录酶法合成人胰岛素,22,破碎菌体 包含体,尿素溶解 复性,23,酵母系统生产重组胰岛素,优点：,二硫键的结构与位置正确，不需要复性加工处理,缺点,：,表达低，发酵时间长,表达载体结构基因组成,：信号肽、前肽序列、,MCS,和微小胰岛素原。,前肽序列引导目的蛋白通过正确的分泌途径至胞外。,宿主,：贝克酵母。,分泌量大，形成二硫键，培养基简单，高密度发酵，无热原和有毒物质,24,25,重组胰岛素的质量控制,测定生物活性,效价测定,控制产品中杂质或潜在有害物质,保证产品安全性,和有效性,长期重复大剂量使用,26,