Was ist rekombinantes Humaninsulin?
Rekombinantes Humaninsulin ist ein kommerzielles Hormon zur Behandlung von Patienten mit Diabetes. Insulin, das normalerweise in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird, reguliert den Blutzucker. Es funktioniert, indem Zucker im Blut in die Zellen des Körpers gelangt, so dass die Zellen ihn für Energie verwenden können. Wenn ein Patient Diabetiker ist und kein Insulin produzieren kann, steigt der Blutzuckerspiegel an, was zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen kann. Insulin muss dann täglich injiziert werden, um einen konstanten Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten.
Insulin kann aus Schweinen oder Kühen extrahiert und für die Anwendung beim Menschen gereinigt werden. Rinderinsulin von Kühen unterscheidet sich vom Humaninsulin um drei Aminosäuren, während sich Schweineinsulin vom Humaninsulin nur um eine Aminosäure unterscheidet. Einige Diabetespatienten können bei Tieren eine allergische Reaktion auf Insulin entwickeln, wenn der Körper dies als fremd erkennt. Im Labor hergestelltes rekombinantes Humaninsulin ist mit dem auf natürliche Weise hergestellten Hormon identisch und löst in der Regel keine allergische Reaktion aus.
Die Technologie der rekombinanten Desoxyribonukleinsäure (DNA) hat es Forschern ermöglicht, sich von tierischem Insulin zu entfernen und eine Technik zur Herstellung von rekombinantem Humaninsulin zu entwickeln. Insulin besteht aus zwei Ketten von Aminosäuren, die zu einem kleinen Proteinmolekül verbunden sind. Rekombinantes Humaninsulin wird synthetisiert, indem die DNA aus jeder Insulinkette separat in die DNA geschwächter nichtinfektiöser Stämme der Bakterien Escherichia coli - besser bekannt als E. coli - eingefügt wird.
Die Bakterien durchlaufen dann viele Zellteilungszyklen und können viele Kopien jeder der Insulinketten produzieren. Einzelne Ketten des Insulinmoleküls werden aus den Bakterien extrahiert und gereinigt. Die zwei Ketten, die das vollständige Insulinmolekül bilden, werden dann gemischt und aneinander binden gelassen.
Rekombinantes Humaninsulin kann auch in Hefezellen kultiviert werden. Hefezellen können das gesamte Insulinmolekül absondern, das beide Ketten enthält, die bereits aneinander gebunden sind. Dies ist eine Verbesserung gegenüber der E. coli-Produktion, da der zusätzliche Schritt des Mischens zweier Ketten entfällt.
Sobald das vollständige rekombinante Humaninsulinmolekül gereinigt wurde, können andere strukturelle Änderungen vorgenommen werden, um die Funktion des Moleküls zu verbessern. Die Substitution einer Aminosäure an einer bestimmten Position im Molekül kann zu einem schnell oder lang wirkenden Insulinpräparat führen. Diese werden als Insulinanaloga bezeichnet und können unterschiedlich lange im Körper aktiv bleiben. Dies gibt dem Arzt und dem Patienten Flexibilität bei der Gestaltung eines auf dem Lebensstil basierenden Insulinbehandlungsprotokolls.