Jak produkuje się insulinę, korzystając z wieloletniego dorobku światowej nauki i technologii opracowanej przez polskich badaczy mówił dr Piotr Górecki podczas Warsztatów "DNA - Encyklopedia życia", organizowanych przez Szkołę Główną Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie.Bioton - w imieniu której występował dr Górecki - jest firmą biotechnologiczną i farmaceutyczną, spółką akcyjną notowaną na Giełdzie Papierów Wartościowych. Jednocześnie uczestniczy w projektach naukowo-badawczych wspólnie z instytucjami finansowanymi ze środków budżetowych. Z racji swoich powiązań i wspólnej historii ściśle współdziała z Instytutem Biotechnologii i Antybiotyków w Warszawie (IBA). Właśnie w wyniku projektu prowadzonego wspólnie przez IBA oraz Bioton (dofinansowanego ze środków Komitetu Badań Naukowych) powstała sztandarowa technologia firmy - metoda wytwarzania insuliny poprzez rekombinację DNA.
Proces wytwarzania insuliny obejmuje kilka skomplikowanych etapów. Początek to biosynteza, potem - izolacja wydzielonych komórek, następnie transformacja enzymatyczna i oczyszczanie, krystalizacja i wydzielanie, a w dalszych etapach - tworzenie form farmaceutycznych i w końcu pakowanie wkładów injekcyjnych, które chorzy na cukrzycę kupują w aptekach.
Szczepem produkcyjnym w biosyntezie są komórki Escherichia coli. Wszczepia się w nie plazmid, który potrafi kodować gen insuliny. Plazmid jest specjalnie konstruowany w laboratorium.
"W naturze takie połączenie jest niemożliwe, zawdzięczamy je wyłącznie biotechnologii" - tłumaczył dr Górecki.
W praktyce cały proces biosyntezy odbywa się w fermentorach - dużych pojemnikach, gdzie wyhodowany szczep łączy się z pożywką, przy dostępie do czystej wody i czystego powietrza. Produkcja jest sterowana komputerowo, zautomatyzowana, a przyszłością firmy są ogromne fermentory, o pojemności 10 m3.
"Proces przemysłowy znacznie różni się od laboratoryjnego. Wymagania dotyczące szczepu są bardzo wysokie - musi on być odtwarzalny, zawsze dawać ten sam produkt, a jednocześnie biosynteza musi być najprostsza. Tu najprostszą z możliwych do zastosowania pożywek okazała się glukoza" - zdradził naukowiec.
W kolejnym etapie izoluje się substancję wartościową z półproduktu otrzymanego w fermentorach. Należy usunąć odpad ciekły (wodę). Później kilogramy zagęszczonej masy białkowej wędrują do dezintegratora, gdzie Escherichia coli się rozpada. Biomasa, po filtracji, ulega utylizacji - Bioton, wybudował w tym celu specjalną oczyszczalnię ścieków, jako inwestycję towarzyszącą głównej działalności firmy.
Etap transformacji enzymatycznej i oczyszczania wymaga od ekspertów dopełnienia wyśrubowanych wymagań co do czystości substancji (98 proc.). Na czym polega ów proces? Jak tłumaczy dr Górecki, w wyniku biosyntezy otrzymujemy pojedynczy łańcuch. Białko musi zostać ułożone we właściwy sposób, żeby powstały wiązania. Za pomocą dwóch enzymów odcina się strukturę insuliny (miniproinsuliny). Struktura pierwszorzędowa przewiduje ułożenie konkretnych aminokwasów w konkretnej kolejności. W strukturze drugorzędowej istotne jest przestrzenne ułożenie łańcuchów polipeptydowych. Struktura trzeciorzędowa to połączenie łańcuchów wiązaniami kowalentnymi, czyli przestrzenny układ wszystkich atomów białka. W strukturze czwartorzędowej, w przypadku insuliny decydującą sprawą jest fakt, że osobne łańcuchy mogą tworzyć strukturę nadcząsteczkową. Transformacja jest połączona z oczyszczaniem, które następuje po każdym "cięciu" enzymatycznym.
Oczyszczanie (metodą chromatografii preparatywnej) prowadzone jest aż do krystalizacji, filtracji i suszenia insuliny - czystej, wydzielonej substancji białkowej, która służy do wytwarzania form injekcyjnych. Wszystko to odbywa się w warunkach absolutnej sterylności.
"Metoda rekombinacji DNA, a więc procesów prowadzonych na arcyminiaturową skalę, okazała się możliwa do zastosowania w skali przemysłowej, do produkcji ton surowca. To niewiarygodne" - ocenia dr Górecki.
***
IBA jest od początku istnienia spółki Bioton jej głównym zapleczem badawczym, już od ponad 50 lat zajmuje się bowiem badaniami podstawowymi w zakresie otrzymywania leków na drodze syntezy chemicznej oraz biosyntezy z wykorzystaniem organizmów genetycznie modyfikowanych. Instytucje pracują nad produktami biotechnologicznymi i nowymi formami leków. Realizują program badawczy w dziedzinie inżynierii genetycznej, biotechnologii i farmakologii.
Foto: ibdim.edu.pl
Masz swoją opinię na ten temat? Tu jest miejsce, gdzie możesz ją wyrazić! Pisz, komentuj i dyskutuj. Pamiętaj o tym, że nie będą tolerowane niecenzuralne wypowiedzi i wulgaryzmy.
