quy trình công nghệ sản xuất Insulin

Công nghệ vi sinh được coi là một trong những ngành mũi nhọn của côngnghệ sinh học, có tác động to lớn đến đời sống con người do việc sử dụng vi sinhvật để tạo ra hàng loạt các sản phẩm

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Có thể nói thế kỉ 21 là thế kỉ của công nghệ sinh học, thế kỉ ứng dụngngày càng nhiều khoa học công nghệ Nó không chỉ có ý nghĩa cách mạng hoáđối với sự phát triển sinh học, mà còn tạo quyền lực to lớn cho con người trongviệc cải tạo sinh giới và bản thân mình Công nghệ sinh học đã được phát triển vàứng dụng từ rất lâu Tuy nhiên công nghệ sinh học chỉ thực sự phát triển từ thậpniên 70 của thế kỉ XX, cùng với sự ra đời và hỗ trợ của của các ngành khoa họckhác, đặc biệt công nghệ thông tin.Từ đó cho đến nay công nghệ sinh học đã pháttriển như vũ bão và rất xứng đáng được mang danh cho thế kỉ mới: Thế kỉ côngnghệ sinh học!

Công nghệ sinh học là gì?

Công nghệ sinh học là công nghệ sử dụng các hệ thống sinh học, các tế bàosinh vật, động vật, thực vật và các dẫn xuất của chúng để tạo ra các sản phẩm cảibiến hoặc các quá trình chuyên hóa phục vụ lợi ích con người

Công nghệ sinh học là một ngành khoa học quan trọng, đang phát triểntrên cơ sở các kĩ thuật mới mẻ: kĩ thuật di truyền, kĩ thuật dung hợp tế bào; kĩthuật nuôi cấy mô; kĩ thuật nuôi cấy tế bào; kĩ thuật cấy chuyển phôi….Nhữngthành tựu này đang chuẩn bị cho một cuộc cách mạng sinh học trong các ngànhkinh tế-kĩ thuật

Công nghệ vi sinh được coi là một trong những ngành mũi nhọn của côngnghệ sinh học, có tác động to lớn đến đời sống con người do việc sử dụng vi sinhvật để tạo ra hàng loạt các sản phẩm như rượu, bia, axit hữu cơ, axit amin, cácchất điều vị, dung môi hữu cơ, vitamin, kháng sinh, vacxin… Công nghệ vi sinhcòn được sử dụng để xử lý phế thải và làm sạch môi trường… Vi sinh vật đã trởthành công cụ chuyển gen lý tưởng mà giá trị của nó là cùng một công cụ nhưng

có thể tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao và giá thành rẻ

Công nghệ sản xuất Insulin là một trong những công nghệ ứng dụng côngnghệ sinh học vi sinh trong sản xuất hợp chất có hoạt tính sinh học cao Insulin làmột dạng hoocmon điều chỉnh lượng đường trong máu người và động vật, thiếuInsulin sẽ gây ra bệnh tiểu đường sau đó dẫn đến các bệnh lý khác Cũng nhưInsulin, các chất có hoạt tính sinh học cao như Interferon, hoocmon sinh trưởng

GVHD: TS Trần Văn Lư - 1 - HVTH: Trần Thị Kim Phượng

Trang 2

người( HGH), somatostatin …rất cần thiết cho việc phòng chống và chữa bệnhcho người Thông thường các hợp chất có hoạt tính sinh học như trên được tổnghợp với một lượng nhỏ trong tế bào của cơ thể người và động vật bình thường.Một số người thiếu hụt các hợp chất trên đã gây ra các bệnh lý và cần điều trị bổsung vào cơ thể Ngày nay người ta đã sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinhhọc bằng công nghệ di truyền với số lượng lớn, tinh sạch và có tính an toàn cao.

Ý nghĩa đó, công đầu là của ngành công nghệ sinh học nói chung, công nghệ visinh nói riêng

Với lý do đó, tôi đã chọn đề tài : “ Quy trình công nghệ sản xuất Insulin”

để làm rõ vấn đề trên

Vì thời gian có hạn nên chắc chắn tiểu luận này còn rất nhiều thiếu sót, rấtmong quý thầy cô và các bạn góp ý để tiểu luận được hoàn thiện hơn Tôi xinchân thành cảm ơn

NỘI DUNG

Trang 3

1 INSULIN:

1.1 Sơ lược về lịch sử phát hiện Insulin

Bệnh tiểu đường từng được biết đến từ thời cổ đại Những tài liệu cổ củangười Ai Cập từ 1.500 năm trước Công nguyên đã mô tả một bệnh suy mòn vớitình trạng nước tiểu của người bệnh có vị ngọt Từ những năm 1850 trở đi, cáccuộc khám nghiệm tử thi trên bệnh nhân bị bệnh tiểu đường đã gợi ý, bệnh xuấthiện là do tuyến tụy không bảo đảm được chức năng bình thường Nhiều bác sĩcho rằng các tế bào biệt hóa, được gọi là tiểu đảo Langerhan, sản sinh ra một hóachất giúp cơ thể điều hòa nồng độ đường trong máu Bệnh tiểu đường xuất hiệnkhi hóa chất này không được sản sinh

Năm 1922, Fred Banting và Charles Best thuộc Đại học Tổng hợp Toronto(Canada) thông báo họ đã tìm ra insulin và ứng dụng thành công chất này trongđiều trị bệnh tiểu đường ở người Vào thời điểm đó, người bị bệnh tiểu đườngphải vật lộn với căn bệnh để tồn tại và chưa có biện pháp điều trị hiệu quả nào.Bệnh nhân nhanh chóng trở thành những bộ xương di động và thường chết sớm

do bị sút cân nghiêm trọng

Banting và Best đã cắt bỏ tuyến tụy của những chú chó, và hậu quả làchúng bị tiểu đường (thử nghiệm này nghe có vẻ tàn nhẫn, nhưng đã giúp cứusống hàng triệu con người) Họ đã cố gắng tinh chế ra một hoóc môn hóa học từtụy và chiết xuất nhiều thành phần từ tiểu đảo Langerhan Sau đó, những chất nàyđược tiêm vào chó bị bệnh tiểu đường để thử nghiệm và họ nhận thấy bệnh tiểuđường đã bị đẩy lùi

Ban đầu, thuốc tiêm lẫn nhiều tạp chất và thường gây những tai biến nguyhiểm Một đội ngũ các nhà khoa học đã phối hợp nghiên cứu và tạo ra được tinh

H1 - Loại thuốc trị tiểu đường được 2 nhà sinh lý học người Canada là Fred Banting và Charles Best tìm ra năm 1922 Quá trình nghiên cứu sản xuất insulin có sự đóng góp rất quan trọng của các chú chó.

Trang 4

chất chiết xuất từ tiểu đảo Langerhan, bảo đảm đủ độ tinh khiết để thử nghiệmtrên người bệnh Vào tháng 5 năm 1922, Leonard Thompson, 14 tuổi, đã đượcđiều trị thành công ở Bệnh viện Toronto bằng tinh chất này (được gọi là insulin).Năm 1928, Oskar Wintersteiner đã chứng minh rằng insulin là một protein.Tintức về sự thành công của Banting và Best đã nhanh chóng lan rộng và ngay sau

đó phòng thí nghiệm của họ đã không thể đáp ứng đủ nhu cầu về loại thần dượcmới này

Quy trình sản xuất thương mại insulin bắt đầu bằng việc chiết suất chấtnày từ tụy của bò và lợn thịt (hiện vẫn là nguồn insulin quan trọng đối với y học).Quá trình biến đổi hóa học đã làm cho insulin này giống với hoóc môn của người

và cũng tạo cho nó những đặc tính thuận tiện hơn cho việc sử dụng Ban đầu,insulin được tiêm 3-4 lần/ngày trước bữa ăn Sau đó, loại insulin có tác dụng kéodài được ra đời, vì vậy số lần tiêm đã giảm xuống

Năm 1955, Frederick Sanger, người đoạt giải thưởng Nobel, đã tìm rachuỗi axit amin của insulin người Điều này đã cho phép các nhà khoa học tạo ramột gene insulin, dùng để tạo ra chủng vi khuẩn biến đổi di truyền có khả năngsản sinh ra số lượng lớn insulin với độ tinh khiết cao

Ngày nay, chúng ta đều biết rằng insulin giúp các tế bào của cơ thể hấp thuđường từ thức ăn đã được tiêu hóa Gan có vai trò đặc biệt quan trọng trong quytrình điều hòa nồng độ đường máu của cơ thể Insulin giúp cho gan có thể tiếpnhận đường (glucose) sau bữa ăn và lưu trữ dưới dạng glycogen Glycogen sau

đó sẽ được chuyển hóa thành glucose và trở lại máu khi nồng độ đường máu bắtđầu giảm

1965, người ta đã tổng hợp nhân tạo hai chuỗi polipepetit A và B rồi tạo raInsulin nhân tạo nhưng giá thành quá đắt

Năm 1978, lần đầu tiên Insulin được tổng hợp nhờ vi khuẩn E.Coli bằngcông nghệ di truyền Người ta đã tạo ra các dòng plasmic tái tổ hợp bằng cáchgắn các đoạn gen tổng hợp chuỗi polipeptit A và B vào các vật chất di truyền của

tế bào E.Coli , sau đó gắn hai loại chuỗi polipeptit với nhau tạo ra phân tử Insulin

có hoạt tính dùng trong chữa bệnh

Từ năm 1982, Insulin sản xuất bằng công nghệ gen đã trở thành thươngphẩm

Trang 5

Ở hầu hết các loài, chuỗi A gồm 21 axitamin còn chuỗi B gồm 30axitamin Mặc dù trình tự các aaxitamin khác nhau giữa các loài nhưng một sốđoạn nhất định của phân tử có tính bảo tồn cao, các đoạn đó có chứa 3 cầu nốidisulfua, cả hai đầu của chuỗi A và các nhánh bên của đầu COOH của chuỗi B.

Sự tương đồng trong tình tự axitamin dẫn đến cấu trúc 3 chiều của Insulin ở cácloài khác nhau rất giống nhau Insulin chiết rút từ động vật có hoạt tính sinh họccao hơn các loài khác

Các phân tử Insulin có xu hướng tạo thành dạng dime trong dung dịch dohình thành các liên kết H giữa các đầu COOH của các chuỗi B Ngoài ra, khi cómặt ion kẽm, các dime insulin liên kết tạo thành hexame Các mối tương tác này

có ý nghĩa rất quan trọng trong điều trị Dạng monome và dime dễ dàng khuếchtán vào trong máu, trong khi đó dạng hexame khuếch tán rất kém Do đó, sự hấpthụ các thuốc chứa hàm lượng hexame cao thường bị chậm và ngừng hẳn Vấn đềnày đã thúc đẩy sự ra đời của một số loại chất insulin giả tái tổ hợp Loại chấtđầu tiên như thế được bán trên thị trường là insulin lispro, phân tử chất này cótrật tự lisin và prolin trên đầu COOH của chuỗi B bị đảo ngược, làm giảm khảnăng hình thành dạng dime và hexame

Insulin ban đầu được tổng hợp ở dạng “preproinsulin” (tiền insulin) trênribosome trong tế bào beta trong đảo Langerhans của tuyến tụy Preproinsulin làmột phân tử dạng thẳng bao gồm: một peptide tín hiệu chứa 24 acid amin (SP),chuỗi B, peptide C với 31 acid amin (C) và chuỗi A nối với nhau theo thứ tự SP-B-C-A Khi vận chuyển qua lưới nội chất, peptide tín hiệu bị phân cắt tạo raproinsulin (B-C-A) Proinsulin hình thành cầu nối disulfur trong lưới nội chất,hình thành cấu trúc bậc ba Proinsulin bị phân cắt bởi enzyme PC1/3 tại liên kếtgiữa chuỗi B và peptide C và sau đó bị phân cắt bởi enzyme PC2 ngay vị trí liênkết giữa chuỗi A và peptide C Hai acid amin đầu N của peptide nối với đầu C

Trang 6

của chuỗi B khi bị phân cắt bởi PC1/3 sẽ được phân cắt ra khỏi chuỗi B bởienzyme carboxypeptidase H Kết quả cuối cùng là tạo thành insulin.

1.3.1 Insulin và trao đổi Hidratcacbon:

Trang 7

Glucose được giải phóng từ tinh bột, saccarose….nhờ thủy phân khi tiêuhóa thức ăn, sau đó được hấp thụ vào máu ở ruột non Nồng độ Glucose caotrong máu kích hoạt sự giải phóng Insulin và Insulin hoạt động trong các tế bàokhắp cơ thể nhằm thscđẩy sự hấp thụ, sử dụng và dự trữ Glucose Tác động củaInsulin lên trao đổi Glucose thay đổi tùy theo mô đích.

Các phân tử Insulin tuần hoàn theo dòng máu cho tới khi chúng gắn vào thụ thể của chúng trên màng tế bào Khi đó, phức hợp thụ thể -Insulin khởi phát một chuỗi truyền tín hiệumang thông tin được phát ra từ Insulin : chuyển glucose

ra khỏi huyết tương

H 3 – Insulin gắn với thụ thể trên màng tế bào và tuần hoàn trong máu

Trong một loạt các đáp ứng tế bào do sự hoạt hóa Insulin gây ra thì bướcchìa khóa trong trao đổi chất Glucose GLUT4 glucose transporter Nhờ sự vậnchuyển thuận lợi glucose vào trong các tế bào, các GLUT4 đã loại glucose rakhỏi dòng máu một cách hiệu quả Những thay đổi như vậy kéo dài từ vài phútđến vài giờ GLUT4 có mặt trên màng tế bào của nhiều loại mô trong cơ thể như

mô cơ xương( đốt cháy Glucose làm năng lượng), mô mỡ ( chuyển glucose thànhtryglyxerit để dự trữ) và mô gan

Insulin thúc đẩy gan dự trữ Glucose để hình thành Glycogen Phần lớnGlucose được hấp thụ ngay tại ruột non vào các tế bào gan, chuyển hóa thànhchất dự trữ glycogen Insulin có nhiều tác động trong gan thúc đẩy sinh tổng hợpglycogen Đầu tiên nó hoạt hóa enzym hexokinaza, chất này photphorin hóaglucose, nhờ đó glucose bị bẩy vào trong tế bào Insulin còn ức chế hoạt động

Trang 8

của Glucose-6-phosphatase Insulin cũng hoạt hóa nhiều enzym liên quan trựctiếp đến sinh tổng hợp glycogen, bao gồm phosphofructokinase và glucogensyntase Khi không có mặt Insulin, tổng hợp Glycogen trong gan dừng lại và cácenzym chịu trách nhiệm phân hủy Glycogen sẽ hoạt động.

H.4 – Insulin điều hòa lượng glucose trong máu

Vì Insulin ngăn cản mức độ tăng quá cao của đường máu nên không đượcphép có quá nhiều Insulin Một bước trong kiểm soát mức độ Insulin là enzymInsulinnase ( được tìm thấy trong gan và thận ) phân hủy Insulin đang tuần hoàntrong máu, làm cho hoocmon này phân hủy với thời gian bán rã khoãng 6 phút.Quá trình này bảo đảm mức độ Insulin lưu hành trong máu được điều chỉnh vàmức độ glucose máu không giảm xuống thấp đến mức nguy hiểm

1.3.2 Insulin và trao đổi lipit:

Insulin có tác động quan trọng lên quá trình trao đổi lipit Các tác động đóbao gồm:

1.3.2.1 Insulin thúc đẩy sinh tổng hợp axit béo trong gan: Khi lượng

Glycogen tích tụ trong gan quá cao ( > 5% khối lượng thô của gan) thì quá trìnhtổng hợp bị ức chế Khi gan bão hòa Glycogen thì bất kỳ lượng Glucose nàođược hấp thụ thêm vào tế bào gan đều phải chuyển sang con đường tổng hợp axitbéo, sau đó được vận chuyển ra khỏi gan dưới dạng lipoprotein Các lipoprotein

Trang 9

đi vào vòng tuần hoàn, cung cấp các axit béo tự do cho các mô, như mô mỡ ( tếbào tạo mỡ) để tổng hợp triglyxerit.

1.3.2.2 Insulin ức chế phân hủy chất béo trong mô mỡ: Bằng cách ức

chế quá trình thủy phân triglyxerit thành glyxerol và axit béo tự do Enzim nhạycảm với hoocmon này trở nên hoạt động khi được photphorin hóa Insulin ngăncản quá trình này khi nó kết hợp với các thụ thể trên màng tế bào, làm tăng sựtích tụ glyxerit trong các tế bào mỡ

1.3.3 Insulin và các tác động khác:

1.4 Tổng hợp tự nhiên Insulin trong cơ thể:

Insulin được tổng hợp bởi các tế bào tuyến tụy beta Các tế bào beta sắpxếp thành các bó gọi là các đảo Langerhan trong tụy insulin được tạo ra từ mộtphần của một protein lớn hơn để đảm bảo sự gấp nếp đúng

- Insulin làm tăng tính hấp thụ các axitamin

- Insulin làm tăng tính thấm của

tế bào đối với ion Kali, Magie, photphat vô cơ , tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình photphorin hóa và sử dụng glucose

H5-Insulin làm tăng tính thấm ion K, Mg và photphat

vô cơ

Trang 10

H.6 - Tổng hợp Insulin trong cơ thể

ANRm tiến hành dịch mã một protein gọi là preproinsulin Preproinsulinbao gồm một trình tự tín hiệu đầu amin giúp tiền chất hoocmon này đi qua mànglưới nội chất tham gia vào quá trình sau dịch mã Tại quá trình sau dịch mã, trình

tự tín hiệu đầu amin không cần thiết nên preproinsulin bị thủy phân tạo thànhproinsulin Sau khi hình thành 3 cầu nối disunfua một số peptitdase sẽ phân cắtproinsulin tạo insulin hoàn chỉnh và hoạt động

Insulin được đóng gói và chứa trong các hạt tiết, tích tụ trong tế bào chấtcho đến khi được kích hoạt để giải phóng

Trang 11

H 7 – Các bước cải biến sau dịch mã của phân tử Insulin

2 KHÁI QUÁT VỀ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG:

2.1 Dịch tễ học:

Tiểu đường ( diabetes ) là bệnh rối loạn về chuyển hóa cacbohydrat, trong

đó đường trong máu không bị oxi hóa để giải phóng năng lượng mà tích tụ trongmáu ở mức cao (> 1,2g/l) gọi là tăng đường huyết

Ở Mỹ, hằng năm có khoãng 17 triệu người ( 6%) dân số mắc bệnh tiểuđường, gây tử vong cho 400.000 cư dân Hoa Kỳ và đứng thứ 6 trong các bệnhgây chết người Tiểu đường phổ biến nhất ở độ tuổi trên 45 tuổi, đối với nhữngngười béo phì, ít hoạt động, những người có người thân bị mắc bệnh và nhữngngười Châu Phi, Tây Ban Nha, người Mỹ bản xứ Tỉ lệ mắc bệnh ở nữ giới caohơn nam

Tại Việt Nam, trong 4 thành phố lớn Hà Nội, Huế, Thành phố Hồ ChíMinh, Hải Phòng, tỷ lệ bệnh tiểu đường là 4%, riêng quận Hoàn Kiếm (Hà Nội)lên tới 7% Phần lớn người bệnh phát hiện và điều trị muộn, hệ thống dự phòng,phát hiện bệnh sớm nhưng chưa hoàn thiện Vì vậy, mỗi năm có trên 70% bệnhnhân không được phát hiện và điều trị Tỷ lệ mang bệnh tiểu đường ở lứa tuổi 30-

64 là 2,7%, vùng đồng bằng, ven biển 2,2%, miền núi 2,1% Nếu không được

Trang 12

phòng chống và cứu chữa kịp thời, bệnh dễ biến chứng, 44% người bệnh đái tháođường bị biến chứng thần kinh, 71% biến chứng về thận, 8% bị biến chứng mắt.

Hiện trên thế giới ước lượng có hơn 190 triệu người mắc bệnh tiểu đường

và số này tiếp tục tăng lên Ước tính đến năm 2010, trên thế giới có 221 triệungười mắc bệnh tiểu đường Năm 2025 sẽ lên tới 330 triệu người (gần 6% dân sốtoàn cầu) Tỷ lệ bệnh tăng lên ở các nước phát triển là 42%, nhưng ở các nướcđang phát triển (như Việt Nam) sẽ là 170%

2 2 Phân loại, nguyên nhân, triệu chứng và hướng điều trị:

Ở những bệnh nhân bị tiểu đường, hàm lượng glucose trong máu cao, làmtăng áp lực thẩm thấu nhưng quá trình hấp thụ glucose vào máu lại yếu Khi hàmlượng glucose cao vượt quá ngưỡng hấp thụ của thận thì cơ quan này sẽ đào thảiglucose theo nước tiểu dẫn đến nước và ion cần thiết cho sự trao đổi chất quamàng tế bào ra ngoài Có hai loại tiểu đường chính:

2 2.1 Tiểu đường typ I:

* Tiểu đường typ 1 hay còn gọi là tiểu đường phụ thuộc insulin ( Insulin Dependent Diabetes Mellitus)

IDDM-* Triệu chứng: xuất hiện đột ngột, nhanh như ăn nhiều, uống nhiều, sút cânnhanh, giảm thị lực, nóng tính, mệt mỏi…thường gặp ở tuổi thanh niên (< 30tuổi), chiếm từ 10-15% số ca

* Nguyên nhân: các tế bào beta ở tuyến tụy bị phá hủy, dẫn đến thiếu hụttổng lượng insulin Các tế bào này bị phá hủy có thể do nhiều nguyên nhân khácnhau Do bệnh tự miễn, khi cơ thể tiếp xúc hay bị nhiễm một loại virut tiềm ẩn ,chất độc…cơ thể đáp lại bằng cách tạo kháng thể chống tác nhân gây hại đó.Nhưng kháng nguyên virut lại giống với kháng nguyên tế bào tuyến tụy nênkháng thể được hình thành để chống tác nhân gây hại cũng chống lại mô tuyếntụy, gây phá hủy tế bào beta Đây là phản ứng tự miễn Các nhà khoa học đã xácđịnh được 20 gen đóng vai trò mẫn cảm với tiểu đường typ 1 , mặc dù chức năngcủa nó còn đang được nghiên cứu

Đối với hệ tiểu đường typ 1, để điều trị, chỉ cần bổ sung thêm insulin là cóthể duy trì được sự sống cho người bệnh Đối với những bệnh nhân bị tiểu đườngtyp 1 không thể kiểm soát tốt đường huyết bằng các loại thuốc uống thì sử dụng

Trang 13

liệu pháp Insulin tích cực là chìa khóa để bệnh nhân kiểm soát đường huyết củamình và ngăn ngừa các biến chứng do bệnh gây ra Liệu pháp insulin tích cực cóthể ngăn ngừa hoặc làm chậm tiến triển các biến chứng mạn tính của bệnh ĐTĐ,đặc biệt là các biến chứng thận, mắt, tim mạch Kết quả các nghiên cứu chothấy, liệu pháp insulin tích cực có thể: làm giảm nguy cơ bị biến chứng mắt tớihơn 75%; làm giảm nguy cơ bị biến chứng thần kinh tới 60%; và ngăn ngừa hoặclàm chậm tiến triển các biến chứng thận tới 50%.

Ngoài ra, nó còn đem lại nhiều lợi ích khác Ví dụ các bệnh nhân điều trịinsulin tích cực, kiểm soát tốt đường huyết thường cảm thấy khỏe hơn, tăng cân

và tăng khả năng hoạt động thể lực, làm việc

Liệu pháp insulin tích cực là một phương pháp điều trị tích cực được thiết

kế nhằm kiểm soát đường huyết của người bệnh càng gần mức của người bìnhthường Liệu pháp này đòi hỏi người bệnh phải tiêm nhiều mũi insulin và kiểmtra đường huyết thường xuyên hằng ngày

Về mục tiêu, các bệnh nhân điều trị insulin tích cực nhằm kiểm soát đườnghuyết trong mức lý tưởng là: đường huyết trước bữa ăn từ 90 – 130 mg/dL;đường huyết sau bữa ăn 2 giờ nhỏ hơn 180 mg/dL; hemoglobin A1C (chỉ số đánhgiá kiểm soát đường huyết trong vòng 3-4 tháng) dưới 6,5%

Ngoài ra, theo tờ MedNews, 5/2007, một số nhà khoa học đã có một công

trình nghiên cứu về phương pháp sử dụng tế bào gốc để điều trị bệnh tiểu đườngtyp 1 bằng cách phục hồi chức năng của tế bào tuyến tụy beta Khi một người lầnđầu tiên được chẩn đoán là mắc bệnh tiểu đường, ở người đó vẫn còn một số tếbào bêta còn khả năng thực hiện chức năng sản xuất insulin, bởi vậy các nhàkhoa học tìm cách ngăn chặn sự phá huỷ tiếp theo

Những công trình nghiên cứu trước đây về các kháng thể phong toả những

tế bào miễn dịch bị phá huỷ đã chứng tỏ là thành công trong một thời gian nhất

định Ở một công trình nghiên cứu mới đây, liệu pháp miễn dịch đã được kết hợp

với các tế bào gốc cấy vào bệnh nhân, xem ra đã cải thiện được chức năng của

các tế bào bêta

Ở công trình nghiên cứu này, do các nhà khoa học ở trường Đại học SaoPaulo, Braxin và Northwestern, Chicago thực hiện, các tế bào gốc đã thu được từmáu của bệnh nhân Tiếp đó, chúng được tiến hành một dạng hoá trị liệu để khỏi

Trang 14

bị tế bào miễn dịch tiêu diệt Sau khi các bệnh nhân được tiêm tế bào gốc, họđược theo dõi về mức độ phụ thuộc insulin và chức năng của tế bào bêta Kết quảcho thấy 13 trong số 15 bệnh nhân được điều trị bằng phương pháp này đã có thểkhông cần phải tiêm bổ sung insulin trong khoảng thời gian từ 9 tháng đến 3năm.

Các chuyên gia cảnh báo rằng những kết quả trên vẫn còn mang tính sơ bộ

và cần phải tiến hành nhiều nghiên cứu hơn nữa Tuy nhiên, đó là một phươngpháp đầy hứa hẹn, vì xem ra nó không gây ra các tác dụng phụ và do đó rất đángđược tiến hành

Phép điều trị này chỉ có công hiệu đối với những bệnh nhân mới bị mắcbệnh, bởi vì họ vẫn còn các tế bào bêta nguyên vẹn để thực hiện chức năng Cácnhà khoa học cũng đang tìm kiếm các liệu pháp khác cho những bệnh nhân mắcbệnh đã lâu

Tiểu đường typ 1 nếu không được điều trị có thể ảnh hưởng đến cơ chếchuyển hóa chất béo Do cơ thể không chuyển hóa glucose thành năng lượng, nênchất béo sẽ được dùng để cung cấp năng lượng Điều này dẫn đến tăng hàmlượng các hợp chất có tính axit trong máu ( thể ketone) can thiệp vào quá trình hôhấp nội bào

2.2.2 Tiểu đường typ II:

* Tiểu đường typ II, còn gọi là tiểu đường không phụ thuộc insulin(NIDDM-non-insulin-dependent-diabete mellitus

* Nguyên nhân: Khi giải phẫu bệnh lý vi thể ở đảo tụy cho thấy: chỉ có25% bệnh nhân tiểu đường có giảm tiết Insulin, 25% không giảm tiết và 50% tếbào beta tăng tiết Như vậy tiểu đường typ II đặc trưng bởi sự thiếu hụt insulin,hoặc phổ biến hơn là giảm tính đáp ứng của các tế bào đích đối với insulin domột số thay đổi ở thụ thể dành cho nó ở trên màng tế bào

* Triệu chứng: bao gồm các triệu chứng của tiểu đường typ I, và một sốtriệu chứng khác như viêm da, sự hồi phục vết thương chậm hoặc khó phục hồi,thường chỉ được phát hiện bởi các triệu chứng của biến chứng, hoặc chỉ đượcphát hiện tình cờ khi đi xét nghiệm máu trước khi mổ hoặc khi có biến chứngnhư nhồi máu cơ tim, tai biến mạch máu não; khi bị nhiễm trùng da kéo dài; bệnh

Trang 15

nhân nữ hay bị ngứa vùng do nhiễm nấm âm hộ; bệnh nhân nam bị liệt dươngLoại tiểu đường typ II chiếm khoãng 90% số ca bị bệnh tiểu đường

Tiểu đường typ II thường xuất hiện nhiều ở lứa tuổi trên 45 Do các triệuchứng của nó xuất hiện chậm nên người bệnh có thể không nhận biết được ngay

họ đang mắc bệnh Mặc khác, các nhà khoa học cho rằng có mối liên quan chặtchẽ giữa béo phì và tiểu đường typ II Khoãng 80% số người béo phì bị tiểuđường typ II Việc chữa trị loại bệnh này phải kết hợp giữa tập luyện và chế độ

ăn uống để giảm sự kháng insulin và tăng cường việc tiết insulin Chỉ dùng đủlượng hidratcacbon cho nhu cầu cơ thể Ngoài ra, sử dụng thêm thuốc hạ đườnghuyết như sunfamid hay biguanid Trong trường hợp thất bại, cần phải điều trịbằng tiêm insulin đơn thuần hay phối hợp với thuốc viên uống

2.3 Biến chứng:

Tiểu đường typ I khi bị biến chứng có thể dẫn đến hôn mê đường huyết(một trạng thái vô thức gây ra do lượng đường cực kỳ cao trong máu) hoặc tửvong

Cả tiểu đường typ I và II đều có biến chứng mù, thận hư và bệnh tim Tiểuđường có thể khiến các mạch máu nhỏ bị tắc; nếu điều này xảy ra ở các mạchmáu ở mắt thì sẽ gây bệnh võng mạc, dẫn đến mù Tiểu đường khiến cho thậnmất khả năng lọc chất độc (khoãng 40%) Tắc mạch máu lớn dễ dẫn đến vấn đề

về tim mạch (cao huyết áp, nhồi máu cơ tim và đột quỵ), nguy cơ cao gấp 2-4 lần

ở những người không bị tiểu đường

Tiểu đường còn có khả năng gây tổn thương thần kinh ngoại biên, mất cảmgiác, đặc biệt ở chân, tổn thương thần kinh thực vật và nhiễm trùng

3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT INSULIN:

3.1 Quy trình sản xuất Insulin trước đây :

3.1.1 Đặc điểm quy trình:

Sau khi hai nhà khoa học người Canada ( Frederick G Bantingvà Charles

H Best )phát hiện ra insulin và vai trò của chúng từ thí nghiệm về những chúchó, từ những thập niên 1920 cho đến những năm đầu của thập niên 1980, insulinđược tạo ra bằng cách cô lập từ tuyến tụy của động vật như heo và bò Tuy nhiên,insulin người có sự khác biệt trong thành phần acid amin so với insulin bò (hai vị

Trang 16

trí trong chuỗi A và một vị trí trong chuỗi B) và insulin heo (một vị trí trongchuỗi B) Do đó gây ra những tác dụng không mong muốn (như dị ứng) khi sửdụng insulin có nguồn gốc từ heo hay bò Ngoài ra, quá trình sản xuất và tinhsạch insulin từ động vật còn gặp nhiều khó khăn Sau đó, các phương pháp bántổng hợp insulin người từ insulin heo và bò đã được phát triển bằng các sử dụngphản ứng chuyển peptide (transpeptidation) sử dụng trypsin.

Nhược điểm của việc sản xuất Insulin dùng trong lâm sàng chủ yếu cónguồn gốc động vật ( bò và lợn) Tụy của động vật này sẽ được dùng để táchchiết insulin , vì thế cần một lượng lớn tụy mới có thể sản xuất một lượng nhỏinsulin Việc insulin được sản xuất trực tiếp từ tụy động vật thường có cấu trúckhông hoàn toàn giống với insulin người, hoạt động chức năng trong cơ thể kémhơn so với insulin người , khả năng hấp thụ kém, có thể gây ra những phản ứngphụ Mặt khác trong quá trình tách chiết, không thể loại bỏ hết đươc những tácnhân gây bệnh của động vật, quá trình tách chiết này đòi hỏi kỷ thuật cao, chi phíđắt, không thể sản xuất với qui mô rộng lớn, giá thành cao

3.1.2 Nhược điểm quy trình sản xuất Insulin chiết xuất từ động vật:

 Insulin động vật (bò và lợn) có cấu trúc không hoàn toàn giống cấu trúcInsulin ở người

 Hoạt động chức năng trong cơ thể kém hơn so với insulin của người’

 Khả năng hấp thụ kém

 Có thể gây ra phản ứng miễn dịch trong cơ thể người( gây dị ứng)

 Trong quá trình tách chiết, không loại bỏ hết các tác nhân gây bệnh từđông vật

 Quá trình tách chiết đòi hỏi kỹ thuật cao

 Chi phí đắt (do cần lượng lớn tụy để sản xuất insulin)

 Không thể sản xuất lượng lớn trên quy mô lớn

Tiêu đề	Quy trình công nghệ sản xuất insulin
Tác giả	Trần Thị Kim Phượng
Người hướng dẫn	TS. Trần Văn Lư
Trường học	Trường Đại Học Công Nghệ Sinh Học
Chuyên ngành	Công Nghệ Sinh Học
Thể loại	Tiểu luận

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	1,16 MB