인슐린 생산과 치료의 최근 발전과 가까운 미래

세계보건기구는 인슐린을’필수의학’으로,”인구의 우선적 의료 요구를 충족시키는”기초의학으로 선정했다. 이것은 인간 질병 치료에 대한 인슐린의 중요성을 분명히 나타냅니다. 당뇨병 환자에 있는 증가와 더불어 세계전반,더 효과적인 인슐린 생산 및 신청을 위한 비발한 방법은 지금 추구되고 있습니다. 인슐린 약물 설계,생합성 및 전달을 향상시키는 기술은 의약 화학,약리학 및 약학 분야에서 여전히 뜨거운 주제입니다. 이 사설은 인슐린 생산 및 치료의 최근 발전과 미래의 관점에 대한 인기 있고 흥미로운 주제를 다룰 것입니다. 당뇨병 및 인슐린 치료 분야의 연구자 및 임상의에게 귀중한 자원을 제공해야합니다.

인슐린 역사,의의&기본 구조

시온 시장 조사에 따르면 인슐린 시장이 43 달러에 달할 것으로 예측했다.2021 년 60 억 달러. 탄수화물과 지방 대사는 주로 인슐린에 의해 조절되어 인슐린을 중요하고 필수적인 약물로 만듭니다. 1921 년에 밴팅에 의해 발견되었으며 폴리펩티드 호르몬으로 가장 잘 발견 된 인슐린은 췌장의 랑게르한스 섬에서 생산됩니다. 인슐린은 췌장의 베타 세포에 의해 세 가지 펩타이드의 단일 사슬로 합성됩니다. 프리-프로 인슐린은 절단되고,폴리펩티드는 프로 인슐린을 형성하는 인간 소포체로 전좌된다. 성숙한 인슐린에 변환은 프로 호르몬 변환 효소로 알려져 있는 단백질 분해 효소에 의해 달성되고,중앙 씨 펩티드를 풀어 놓기 위하여 2 개의 위치에 쪼개집니다. 생성 된 성숙한 인슐린은 단량체를 형성하기 위해 두 개의 인터 체인 이황화 결합에 의해 서로 연결된 51 개의 아미노산(30 개의 아미노산 비 사슬 및 21 개의 아미노산 사슬)으로 구성됩니다. 또한,사슬은 하나의 사슬 내 이황화 결합을 포함한다. 두 체인 중 하나에서 씨-말단 아미노산의 절단,두 개의 인터 체인 이황화 결합은 성숙한 인슐린의 활성을 제거.

인슐린 돌연변이의 진행:구조&기능 관계

체내 인슐린 분비는 식사 후 1 시간 동안 최고조에 달하고 건강한 개인의 경우 다음 2 시간 이내에 감소합니다. 대조적으로,당뇨병 환자는 인슐린이 24 시간 인슐린 프로파일을 달성하고 야행성 저혈당을 피하기 위해 특정 피크 시간,작용 개시 및 작용 기간을 가질 것을 요구한다. 인슐린이 주입되면 분자는 단일 아연 이온에 의해 결합 된 헥사 머를 형성합니다. 헥사 머는 모세관 벽을 확산 및 침투하여 혈류에 도달하는 이량 체 및 단량체로 해리됩니다. 해리의 비율은 다른 정립에서 교묘히 다루어집니다. 빠른 행동 인슐린 제형은 인슐린 분자에서 단일 또는 두 개의 아미노산 잔기를 전환하여 재조합 기술에 의해 생산됩니다. 아미노산 변형은 수용체 결합을 변경하지 않지만 인슐린 이량 체 및 헥사 머의 형성을 억제합니다. 더 많은 양의 인슐린 단량체는 빠른 흡수를 위해 쉽게 사용할 수 있습니다. 현재 시장의 예로는 리스프로와 아스파트가 있습니다. 리스프로스의 아날로그는 리스프로스의 28 과 리스프로스의 29 잔기를 가지고 있다. 인슐린 아스파트는 아스파르트 산으로 대체 비 사슬에 위치 28 에서 프롤린이있다. 아스파트의 변형은 헥사머가 형성되는 것을 방지하기 위해 충전 반발력을 증가시켜 더 빠른 작용 인슐린을 생성합니다. 1-2 시간,피크 작용 6-10 시간 및 10-16 시간의 활동 지속 시간. 아르기닌이 풍부한 핵단백질인 프로타민이 첨가되어 인슐린 작용의 지속시간을 증가시켜 흡수율이 감소합니다. 렌테는 그것의 정립에 아연의 추가에 의하여 동일을 달성합니다.

재조합 인슐린 생산

재조합 인간 인슐린 생산은 주로 대장균 또는 사카로 마이 세스 세레 비시아 발현 시스템에서 생산됩니다. 처음에,이자형. 대장균은 그것의 높은 수확량 및 비용 효과성 때문에 대규모 재조합형 인슐린 생산을 위한 선호한 표정 체계이었습니다. 제네 테크의 생산 방법은 인슐린 에이 및 비 사슬에 대해 화학적으로 합성 된 시디 엔 인코딩을 별도로 사용했습니다. 따라서,두 개의 사슬을 정제 하 고 그대로 이황화 결합 형성의 세대 성장을 촉진 하는 바람직한 조건 하에서 공동 배양 했다. 또한,엘리 릴리는 인간 프로인슐린에 대해 화학적으로 합성된 단일 시디에나노코딩을 사용하였고,이후 시디펩티드의 정제 및 절제와 함께,활성 인슐린 생성물을 생성하였다. S. 세레비시애 발현 시스템은 네이티브 인슐린 구조를 설계 포함 에이 과 비 엔 결여 된 씨-터미널 비 30 트레오닌,융합 또는 작은 합성 씨-펩타이드에 의해 연결. 프로인슐린의 발현을 위해 알파 인자 신호 서열과 융합된 서열에 의해 생성된다. 이 프로 인슐린 제품은 트레오닌 에스테르가있는 상태에서 트립신 매개 트랜스 펩티드 반응에 의해 정제되고 활성 인슐린으로 전환됩니다. 형질 전환 식물은 비용 효율성,고품질 단백질 처리,인간 병원체의 부재 및 번역 후 변형을위한 진핵 생물 기계의 존재로 인해 발현 시스템으로 사용됩니다. 재조합 인간 인슐린은 오일 바디를 통해 식물 아라비돕시스 탈리아나에서 생산되었습니다. 오일 바디는 인지질 막과 올레 오신으로 알려진 단백질의 외벽에 의해 캡슐화 된 소수성 트리 아실 글리세롤 코어로 구성된 오일 씨앗 내부에 있습니다. 기름 씨는 올레 오신 융해로 기름 몸을 표적으로 하는 재조합형 단백질로 유전자 조작됩니다. 추가 처리는 인슐린의 정화에 있는 착색인쇄기 단계를 감소시키기 위하여 액체 액체 단계 별거를 통해 기름 몸을 분리하는 포함합니다. 그 후,기름 몸은 순화됩니다,그 후에 재조합형 인슐린은 올레 오신 융해 파트너에게서 쪼개지고 활동적인 인슐린 제품을 열매를 산출하는 트립신 소화에 의해 성숙됩니다. 다른 접근법에는 담배 및 상추 엽록체를 인간 프로 인슐린으로 변형시키는 것이 포함됩니다. 생산은 상추 잎에서 프로 인슐린의 최대 47%를 산출 할 수 있으며 담배 잎의 프로 인슐린은 98%순도로 추출됩니다. 형질 전환 식물에서 발현되는 높은 수준의 생물학적 활성 프로 인슐린은 주사 가능한 및 경구 용 프로 인슐린 전달의 저비용 생산을 제공합니다.

인슐린 적용

인슐린은 주로 바이알과 주사기를 통해 피하 투여됩니다. 그러나 주사를 위해 바이알 또는 주사기를 사용하는 한계로 인해 인슐린 펜의 개발이 증가하기 시작했습니다. 인슐린 펜은 재사용이 가능하며 환자의 순응도를 높이고 더 정확합니다. 고급 인슐린 펜 내장 계산기를 통해 환자의 마지막 16 복용량을 추적 스마트 기술을 포함한다. 주사 가능한 인슐린은 여전히 인슐린을 제공하기 위해 새로운 접근 방식을 취할 수있는 연구자를 선도하는 단점이 있습니다. 흡입된 인슐린 제품은 폐 노선이 이점을 제안하기 때문에 승인을 위해 식품의약국에 의해 지금 검토되고 있습니다. 흡입 된 인간 인슐린은 폐에 도달하기 위해 테크노 스피어 약물 전달을 사용합니다. 이 폐 인슐린 전달의 세부 사항에는 미리 계량 된 단위 용량의 인슐린을 포함하는 호흡 활성화 흡입기가 포함됩니다. 일단 이것이 치조 상피의 중립 산도를 만나면 액체 모양으로 낭비합니다. 여기서 볼 수있는 장점은 위장관에서 인슐린을 분해하는 위장 펩 티다 제의 부재이며,그 후 첫 번째 통과 대사 시스템을 우회합니다. 인슐린의 경피 투여는 이온 삼투 요법,소노 페레 이스 또는 포노 페레 이스 기술이 사용되는 곳에서 사용되는 새로운 접근법입니다. 인슐린 납품과 달리,줄기 세포 치료는 인슐린 저항을 반전하는 선택권으로 연구되고 있습니다. 줄기 세포는 인슐린 생산 세포로 분화하고 췌장 재생을 개선하며 인슐린 저항성을 개선 할 수있는 능력을 가지고 있습니다. 특히,중간 엽 줄기 세포(중간 엽 줄기 세포)는 췌장 섬 세포를 재생하고,세포 사멸로부터 보호하고,파라 크린 인자의 분비에 의해 최적의 환경을 조성하여 말초 조직의 인슐린 저항성을 개선 할 수있는 능력으로 인해 악명을 얻었습니다. 분자적으로,중간중간엽수세포는 췌장의 내분비 부분에 위치한 주요 전사인자를 재프로그래밍함으로써 분화시킵니다. 몇몇 실험은 중간 중간 줄기 세포 사용의 효능을 입증하기 위해 실시되었다,모리 스콧 등의 알과. 인간의 골수 중간 엽 줄기 세포로 분화를 유도하는 최초의 존재. 비교 연구는 와튼의 젤리 유래 석사를 성숙한 세포 표현형으로 성공적으로 차별화했습니다. 중간 엽 줄기 세포는 사이토 카인의 분비를 통해 내인성 췌장 섬 세포 및 파라 크린 및자가 분비 활성을 갖는 성장 인자의 재생을 촉진하는 능력. 리 외. 중간 엽 줄기 세포 증식 하 고 그들의 정상적인 기능을 회복 하 여 내 생 세포를 허용 하 여 조직 복구를 가속 당뇨병 쥐를 유도 하는 섬 쪽으로 마이그레이션 관찰. 이 양자택일 인슐린 신청은 시장에 새로운 인슐린 제품으로 이끌어 냈습니다.

인슐린 특허에 있는 최근 전진&미래

많은 새로운 방법은 인슐린의 납품을 강화하기 위하여 특허되었습니다. 경구 인슐린 전달 효소 저하 될 수 있기 때문에,과학자들은 나노 입자 기반의 접근 방식을 보았다. 이 접근법은 인슐린을 위장 상태로부터 보호하고 효소의 투과성을 향상시켜 생체 이용률을 향상시킵니다. 이것은 나노 입자의 세포 흡수 또는 단단한 접합부를 가로 지르는 세포 수송에 의해 수행됩니다. 현재 나노 입자 특허의 한 예는 장 세포벽을 통해 흡수되는 중간 사슬 지방산을 갖는 음이온 성 천연 중합체이다. 중합체는 효소의 강직을 방지하기 위하여 위장으로 인슐린의 방출을 막고 단단한 접속점을 파라셀로 인슐린 흡수를 강화하기 위하여 열기 가능합니다.

나노입자를 인슐린 전달 방법으로 사용하는 것 외에도 생체 반응 인슐린 전달 시스템과 같은 다른 시스템이 특허를 받았다. 이 시스템은 인슐린의 피드백 제어 전달을 위해 포도당에 민감한 하이드로 겔 막이있는 인공 베타 세포로 구성됩니다. 이 막은 하이드로 겔 중합체에서 포도당-산화 효소 효소를 포획하고,막의 산도를 감소 시키며,하이드로 겔 막의 인슐린에 대한 투과성을 증가시킨다. 따라서 체계는 포도당의 증가 수준을 가진 인슐린의 방출을 가속하기 위하여 작동합니다.

최근 연구자들은 인슐린 전달을 위해 리포좀,빌리오좀 및 프롤리포좀의 사용을 탐구했다. 이들은 리포좀 코어에서 인슐린의 누출 및 효소에 의한 분해를 방지하기 위해 적절한 인지질/콜레스테롤 비율을 사용하여 인슐린을 캡슐화하여 작동합니다. 빌로솜은 담즙 염을 리포좀에 통합하여 위장관 내 담즙 염 분해에 대해 빌로솜을 안정화시키고 막의 유동성을 향상시킵니다. 프롤리 포좀은 필름 분산 동결 건조에 의해 형성되어 건조되고 자유 유입 된 입자를 형성합니다. 이러한 방법은 리포좀의 사용을 통합하여 인슐린의 위장 흡수 및 경구 생체 이용률을 향상시킵니다.

이들은 인슐린 전달 특허의 최근 발전의 몇 가지 예이지만,다른 많은 제품이 존재한다. 몇몇 다른 보기는 위 강직에 대하여 인슐린을 보호하기 위하여 고압적인 균질화에 의하여 물 에서 기름 유화액으로 인슐린의 합동을 포함합니다,효소 고장으로부터 보호하기 위하여 폴리아크릴계 중합체에 작은 연약한 젤라틴 캡슐 그리고 코팅에 있는 인슐린을 캡슐화,그리고 가혹한 위장 환경에 의하여 인슐린의 강직을 방지하는 것을 돕는 더욱 많은 제품.

결론

중간 엽 줄기 세포를 통한 인슐린 생산의 최근 발전은 유망한 것으로 나타났습니다. 동물에서 석사 사용의 효능을 테스트 한 결과는 이점을 제공했지만 몇 가지 단점이 여전히 존재합니다. 장점에는 간엽수염이 고혈당 에피소드를 관리하는 기능,췌장 재생 및 동물 모델에서 인슐린 저항성을 개선하여 고혈당 에피소드를 관리하는 기능이 포함됩니다. 동물은 제 2 형 당뇨병을 가진 인간 환자의 복제품이 아니지만 중간 엽 줄기 세포에 대해 유사한 작용 메커니즘을 제공합니다. 석사 인슐린 응용 프로그램뿐만 아니라,새로운 생산 시스템은 당뇨병 환자에게 우수한 혜택을 제공하고 있습니다. 형질 전환 식물 기반 발현 시스템은 낮은 생산 비용으로 인슐린의 고용량 생산을 제공합니다. 이 장점은 당뇨병 환자의 수가 계속 증가함에 따라 도움이 될 것입니다.