重组人胰岛素的研究历史与生产工艺

关于重组人胰岛素的研究历史与生产工艺胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来糖尿病治疗。作用机理属于受体酪氨酸激酶机制。一、胰岛素简介第2页,共18页，星期六，2024年，5月第3页,共18页，星期六，2024年，5月3DStructureofInsulin胰岛素二聚体（dimer）胰岛素六聚体（hexamer

）第4页,共18页，星期六，2024年，5月二、胰岛素的研究历史

1921年----由加拿大人F.G.班廷和C.H.贝斯特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。第5页,共18页，星期六，2024年，5月

胰岛素的发展史1920193019401950196019701980199020001923动物胰岛素1973单组分胰岛素1987人胰岛素1996胰岛素类似物1946NPH胰岛素1953长效胰岛素到1987第一支人胰岛素问世，并于同年应用于人，因为与人的天然胰岛素氨基酸序列完全相同，所以抗原性大大降低。从动物胰岛素到人胰岛素是胰岛素历史的极大进步，之后动物胰岛素时代终结。第6页,共18页，星期六，2024年，5月美国的礼来公司已经获准大规模工业化生产胰岛素诺和诺德制造的胰岛素开始在市场上大量销售法国赛诺菲安万特全球第一个生产甘精胰岛素类似物的企业通化东宝中国最大的重组人胰岛素生产厂家此外，还有甘李药业、江苏万邦、联邦制药等胰岛素的生产第7页,共18页，星期六，2024年，5月三、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

半合成胰岛素----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

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（广泛）第8页,共18页，星期六，2024年，5月通过基因工程酵母菌E．coli发酵生产hPI，经后加工形成hI。四、重组人工胰岛素第9页,共18页，星期六，2024年，5月提取目的基因4.1菌种制备提取质粒基因重组将质粒送回大肠杆菌

胰岛素的产生

第10页,共18页，星期六，2024年，5月重组人工胰岛素的工业生产制备和深加工技术在如今已经是炉火纯青。有近百年的发酵工程为基础，结合现在的基因工程技术的产物，在菌种制备后的发酵培养过程更是可靠和安全的。发酵培养流程见下图表：4.2胰岛素的产生和精制（即菌种的发酵培养）第11页,共18页，星期六，2024年，5月菌种扩培种子罐培养发酵罐培养发酵液固液分离P1纯化P1沉淀、干燥P2纯化P2沉淀、干燥脱帽成品粗纯化成品精纯化过滤冻干发酵培养流程第12页,共18页，星期六，2024年，5月菌种扩陪：菌种库中取出菌种进行活化及初步扩大培养种子罐培养：在种子罐中进一步的扩大培养，至菌种到对数生长期时转入发酵罐培养发酵罐培养：分两阶段进行控制，第一阶段主要通过控制溶氧和补加甘油使菌体达到富集的目的，第二阶段通过补加甲醇使菌体进行高密度表达目的产物，HPLC检测目的产物含量具体步骤第13页,共18页，星期六，2024年，5月发酵液固液分离：目的产物存在于发酵液上清液中，此步骤主要控制目的产物回收率P1纯化：通过两步柱层析，主要试剂为乙醇与异丙醇，分别去除发酵上清液中的色素和杂蛋白，利用紫外检测仪控制目的产物回收率P1沉淀、干燥：调节PH值，使P1沉淀，再经离心干燥，得中间体I固体控温进行转肽反应，主要试剂为DMSO与1,4-丁二醇P2纯化：再通过柱层析进行提纯，主要试剂为异丙醇P2沉淀、干燥：调节PH值，使P2沉淀，再经离心干燥，得中间体II固体具体步骤第14页,共18页，星期六，2024年，5月脱帽：通过控制湿度与温度进行脱帽反应，得到终产物胰岛素主要试剂为丙酮，产品为半固体成品粗纯化：经过两步柱层析对胰岛素进行提纯，试剂为Tris-HCl和异丙醇通过超滤对提纯后的胰岛素进行浓缩，通过管道传递到下工序成品精纯化：通过制备色谱对胰岛素粗品进行精制，主要试剂为色谱乙腈然后经两步结晶后通过管道过滤除菌到百级区过滤冻干：对胰岛素成品进行一次结晶和水洗对水洗后的胰岛素进行过滤除菌后冻干，即得胰岛素成品具体步骤第15页,共18页，星期六，2024年，5月这种重组人工胰岛素的检测重点应该是①测定生物活性②效价测定③控制产品中杂质潜在有害物质④保证产品安全性和有效性4.3药物检测第16页,共18页，星期六，2024年，5月胰岛素在糖尿病治疗中具有无可替代的作用和地位，但因注射给药让许多患者产生畏惧心理，使其作用发挥受到限制。研究方向：1.新的给药方式，例如:口服、吸