重組人胰島素生產(chǎn)工藝

1、重組人胰島素和重組重組人胰島素和重組 人生長激素生產(chǎn)工藝人生長激素生產(chǎn)工藝 2010.4.13 重組人胰島素重組人胰島素 p 定義定義： 胰島素是由胰島細(xì)胞受內(nèi)源性或外源性物質(zhì)如葡萄糖、乳糖、核 糖、精氨酸等的刺激而分泌的一種蛋白質(zhì)激素。 p 胰島素的生物合成胰島素的生物合成 胰島素合成的控制基因在第11對染色體短臂上。在細(xì)胞的細(xì)胞核 中，胰島素基因區(qū)dna向mrna轉(zhuǎn)錄，mrna從細(xì)胞核移向細(xì)胞漿的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)， 轉(zhuǎn)譯成由109個氨基酸殘基構(gòu)成的前胰島素原前胰島素原。前胰島素原經(jīng)過蛋白水解 作用除其前肽，生成86個氨基酸組成的長肽鏈胰島素原胰島素原 （proinsulin）。胰島素原隨細(xì)胞漿中的微

2、泡進(jìn)入高爾基體，經(jīng)蛋白水 解酶的作用，切去31、32、60三個精氨酸連接的鏈，斷鏈生成沒有作用 的c肽，同時生成胰島素，分泌到細(xì)胞外，進(jìn)入血液循環(huán)中。未經(jīng)過蛋 白酶水解的胰島素原，生物活性僅有胰島素的10%。 p 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)： 胰島素由a、b兩個肽鏈組成。a鏈有11種21個氨基酸，b鏈有15種30 個氨基酸，共26種51個氨基酸組成。其中a7(cys)-b7(cys)、a20(cys)- b19(cys)四個半胱氨酸中的巰基形成兩個二硫鍵，使a、b兩鏈連接起來。 此外a鏈中a6(cys)與a11(cys)之間也存在一個二硫鍵。 豬胰島素豬胰島素 牛胰島素牛胰島素 賴脯人胰島素（禮來公司、速效賴脯

3、人胰島素（禮來公司、速效ins） 門冬胰島素門冬胰島素 （諾和諾德公司、速效（諾和諾德公司、速效ins ） 甘精胰島素甘精胰島素 (安萬特公司、長效安萬特公司、長效ins) 人胰島素原人胰島素原 b30 a8 ;a10 ;b30 b28 ;b29 b28 a21 ;b31 ;b32 3d structure of insulin 胰島素二聚體（胰島素二聚體（dimer）胰島素六聚體（胰島素六聚體（hexamer ） ins的性質(zhì)的性質(zhì) 胰島素的功能胰島素的功能 胰島素是機(jī)體內(nèi)唯一降低血糖的激素，也是唯一同時促進(jìn)糖原、脂肪、蛋 白質(zhì)合成的激素。 藥理作用藥理作用 治療糖尿病、消耗性疾病。 目前臨

4、床使用的胰島素來源目前臨床使用的胰島素來源 1、動物胰島素：從豬和牛的胰腺中提取，兩者藥效相同，但與人胰島素相 比，豬胰島素中有1個氨基酸不同，牛胰島素中有3個氨基酸不同，因而易 產(chǎn)生抗體。 2、半合成人胰島素：將豬胰島素第30位丙氨酸，置換成與人胰島素相同的 蘇氨酸，即為半合成人胰島素。 3、重組人胰島素（現(xiàn)階段臨床最常使用的胰島素）：利用生物工程技術(shù)， 獲得的高純度的生物合成人胰島素，其氨基酸排列順序及生物活性與人體 本身的胰島素完全相同。 1921年年-從動物胰腺中提取出胰島素，開創(chuàng)了人類胰島素治療從動物胰腺中提取出胰島素，開創(chuàng)了人類胰島素治療 的歷史。的歷史。 1926年年-重結(jié)晶胰島

5、素重結(jié)晶胰島素 1930s-傳統(tǒng)中、長效動物胰島素傳統(tǒng)中、長效動物胰島素 1970s-單峰胰島素和單峰胰島素和 單組分胰島素單組分胰島素 70年代末年代末-半合成胰島素半合成胰島素 1982年年-采用基因重組技術(shù)生產(chǎn)的人胰島素正式上市。采用基因重組技術(shù)生產(chǎn)的人胰島素正式上市。 90年代至今年代至今-重組人胰島素類似物成功研發(fā)上市，包括超短效重組人胰島素類似物成功研發(fā)上市，包括超短效 和長效人胰島素類似物。和長效人胰島素類似物。 動物來源的胰島素動物來源的胰島素（28種）種） 藥品名稱藥品名稱生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè)藥品名稱藥品名稱生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè) iletin i lilly nph purified

6、 pork isophane insulin novo nordisk inc iletin ii lilly protamine zinc & iletin i (beef-pork) lilly insulin novo nordisk inc protamine zinc and iletin ii lilly insulin insulatard nph nordisk novo nordisk inc protamine zinc and iletin ii (pork) lilly insulin nordisk mixtard (pork) novo nordisk incpro

7、tamine zinc insulin bristol myers squibb lentard novo nordisk inc regular iletin ii lilly lente novo nordisk inc regular iletin ii (pork) lilly lente iletin ii lilly regular purified pork insulin novo nordisk inc lente iletin ii (pork) lilly regular insulin novo nordisk inc lente insulin novo nordis

8、k inc semilente novo nordisk inc nph iletin i (beef-pork) lilly semilente insulin novo nordisk inc nph iletin ii lilly ultralente novo nordisk inc nph iletin ii (pork) lilly ultralente insulin novo nordisk inc nph insulin novo nordisk inc velosulin novo nordisk inc 半合成來源的胰島素半合成來源的胰島素（5種）種） 藥品名稱藥品名稱生

9、產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè) insulatard nph human novo nordisk inc mixtard human 70/30 bayer pharms novolin 70/30 novo nordisk inc novolin l novo nordisk inc novolin n novo nordisk inc 基因重組來源的胰島素基因重組來源的胰島素（27種）種） 藥品名稱藥品名稱生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè)藥品名稱藥品名稱生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè) apidra sanofi aventis us lantus sanofi aventis us exubera pfizer levemir no

10、vo nordisk humalog lilly mixtard human 70/30 bayer pharms humalog mix 50/50 lilly novolin 70/30 novo nordisk humalog mix 75/25 lilly novolin l novo nordisk inc humalog pen lillynovolin n novo nordisk inc humulin 50/50 lilly novolin r novo nordisk inc humulin 70/30 lilly novolin r（purified）novo nordi

11、sk inc humulin 70/30 pen lillynovolog novo nordisk inc humulin br lillynovolog mix 70/30 novo nordisk inc humulin l lillyvelosulin br novo nordisk inc humulin n lillyvelosulin br humannovo nordisk inc humulin r lillyhumulin u lilly humulin r pen lilly 1.通化東寶通化東寶 1998年年12月研制出中國第一支基因重組胰島素月研制出中國第一支基因重組

12、胰島素“甘舒霖甘舒霖” 甘舒霖甘舒霖 r- 常規(guī)重組人胰島素注射液常規(guī)重組人胰島素注射液 甘舒霖甘舒霖 n- 低精蛋白重組人胰島素注射液低精蛋白重組人胰島素注射液 甘舒霖甘舒霖 30r- 30/70混合重組人胰島素注射液混合重組人胰島素注射液 （ 30%常規(guī)重組人胰島素和常規(guī)重組人胰島素和70%低精蛋白重組人胰島素低精蛋白重組人胰島素） 2.深圳科興深圳科興 蘇泌啉蘇泌啉- 常規(guī)重組人胰島素注射液常規(guī)重組人胰島素注射液 蘇泌啉恩蘇泌啉恩- 低精蛋白重組人胰島素注射液低精蛋白重組人胰島素注射液 3.徐州萬邦徐州萬邦 萬邦林萬邦林- 常規(guī)重組人胰島素注射液常規(guī)重組人胰島素注射液 萬蘇林萬蘇林豬胰島

13、素制劑豬胰島素制劑 胰島素國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家胰島素國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家 其他其他（持有藥品注冊證）（持有藥品注冊證） -南京新天生物化學(xué)制藥有限公司、華西醫(yī)科大學(xué)制藥廠、上海第一生化南京新天生物化學(xué)制藥有限公司、華西醫(yī)科大學(xué)制藥廠、上海第一生化 制藥廠、武漢生化制藥廠制藥廠、武漢生化制藥廠 等等 臨床用胰島素分類臨床用胰島素分類 l普通胰島素：從動物胰臟中提取普通胰島素：從動物胰臟中提取 l人胰島素人胰島素 l傳統(tǒng)中長效胰島素傳統(tǒng)中長效胰島素 l長效人胰島素類似物長效人胰島素類似物 l速效人胰島素類似物速效人胰島素類似物 l非注射胰島素非注射胰島素 傳統(tǒng)中長效胰島素制劑傳統(tǒng)中長效胰島素制劑 低精蛋白

14、鋅胰島素：低精蛋白鋅胰島素：胰島素、魚精蛋白和鋅的結(jié)晶。胰島素、魚精蛋白和鋅的結(jié)晶。 例：例：禮來公司，禮來公司， humulin n(rdna、大腸桿菌、大腸桿菌) 諾和諾德，諾和諾德， novolin n (rdna、釀酒酵母、釀酒酵母) 胰島素鋅混懸液胰島素鋅混懸液：精蛋白鋅胰島素與常規(guī)胰島素的混懸液：精蛋白鋅胰島素與常規(guī)胰島素的混懸液 例：例：禮來公司，禮來公司， humulin 30/70 (30%常規(guī)胰島素，常規(guī)胰島素，70%精蛋白鋅胰島素精蛋白鋅胰島素) humulin 50/50 諾和諾德，諾和諾德， novolin 30/70 novolin 50/50 缺陷缺陷： 1.作用

15、時間少于作用時間少于24小時小時 2.作用峰值明顯，夜間低血糖危險性高作用峰值明顯，夜間低血糖危險性高 3.吸收不穩(wěn)定吸收不穩(wěn)定 4.結(jié)霜現(xiàn)象，由于溫度過冷或過熱導(dǎo)致胰島素再玻璃瓶壁沉淀，喪失活性結(jié)霜現(xiàn)象，由于溫度過冷或過熱導(dǎo)致胰島素再玻璃瓶壁沉淀，喪失活性 速效胰島素 特點：特點： 起效快，皮下注射后起效快，皮下注射后15分鐘起效。分鐘起效。 達(dá)峰快，注射后達(dá)峰快，注射后15分鐘起效，分鐘起效，3060分鐘達(dá)到藥效高峰。分鐘達(dá)到藥效高峰。 藥效維持時間短，大約在藥效維持時間短，大約在3小時左右（小時左右（24小時）小時）。 藥代動力學(xué)特點與進(jìn)餐后人體內(nèi)源性胰島素分泌十分相似，藥代動力學(xué)特點與

16、進(jìn)餐后人體內(nèi)源性胰島素分泌十分相似， 能夠很好地控制當(dāng)餐后血糖而且不容易發(fā)生低血糖。能夠很好地控制當(dāng)餐后血糖而且不容易發(fā)生低血糖。 起效時間起效時間 達(dá)峰時間達(dá)峰時間峰持續(xù)時間峰持續(xù)時間 作用消除時間作用消除時間 常規(guī)皮下常規(guī)皮下ins: 30-90min1.5-2.5h 2-4h6-8h 生理生理ins：0-20min30-45min2-3h3-4h lispro （賴脯胰島素（賴脯胰島素 ，humalog ）是第一個用于臨 床的速效胰島素類似物,由美國禮來公司研制生產(chǎn)，將人胰 島素的b28與b29位的氨基酸對換。 aspart（門冬胰島素，（門冬胰島素，novolog ）由丹麥諾和諾德公

17、司研制生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)與人胰島素的區(qū)別在于用天冬氨酸取 代了b鏈28位上的脯氨酸。 apidra （賴谷胰島素，（賴谷胰島素，apidra ）安萬特公司研制， 以賴氨酸和谷氨酸分別取代了人胰島素b3位的天冬氨酸 和b29位的賴氨酸。 長效胰島素-人胰島素類似物 1. 甘精胰島素甘精胰島素（ glargine ）：）： 商品名商品名lantus -甘氨酸替代胰島素甘氨酸替代胰島素a a鏈鏈2121位門冬氨酸、并在位門冬氨酸、并在b b鏈末端增加兩鏈末端增加兩 個精氨酸。個精氨酸。 使胰島素結(jié)合更多帶正電的氨基酸殘基，改變等電點，使等電點由使胰島素結(jié)合更多帶正電的氨基酸殘基，改變等電點，使等電點由5.4

18、上升上升 至中性。這樣，胰島素類似物在酸性條件下可溶，在生理的近中性條件下結(jié)至中性。這樣，胰島素類似物在酸性條件下可溶，在生理的近中性條件下結(jié) 晶。晶。 2. insulin detemir：商品名商品名levemir -胰島素胰島素b鏈鏈29位賴氨酸側(cè)鏈通過酰基化連接一個位賴氨酸側(cè)鏈通過?；B接一個n-16-烷基烷基 酸的酸的14碳游離脂肪酸碳游離脂肪酸 該該游離脂肪酸能與白蛋白結(jié)合，延緩與胰島素受體結(jié)合，從而延長其半衰游離脂肪酸能與白蛋白結(jié)合，延緩與胰島素受體結(jié)合，從而延長其半衰 期。期。 insulin detemir （levemir ） 諾和諾德公司研制諾和諾德公司研制 glarg

19、ine （lantus） 安萬特公司研制安萬特公司研制 胰島素肺部吸入制劑胰島素肺部吸入制劑-exubera 輝瑞、萬安特以及輝瑞、萬安特以及nektar 共同研發(fā)共同研發(fā) 于于2006.1.27被被fda批準(zhǔn)批準(zhǔn) 一種作用快的胰島素干粉吸入劑一種作用快的胰島素干粉吸入劑 適用于餐前給藥，其胰島素吸收具有適用于餐前給藥，其胰島素吸收具有 速效化的特征速效化的特征 胰島素制備工藝胰島素制備工藝 以動物胰臟為原料提取胰島素以動物胰臟為原料提取胰島素 -酸醇提取法酸醇提取法 傳統(tǒng)胰島素傳統(tǒng)胰島素-豬、牛胰臟提取，只經(jīng)一步重結(jié)晶豬、牛胰臟提取，只經(jīng)一步重結(jié)晶 單峰胰島素單峰胰島素-凝膠過濾純化凝膠過濾純化 單組分胰島素單組分胰島素-凝膠過濾、離子交換純化凝膠過濾、離子交換純化 半合成胰島素半合成胰島素 -以豬胰島素為原料，酶修飾后得到人胰島素以豬胰島素為原料，酶修飾后得到人胰島素 重組重組dnadna技術(shù)生產(chǎn)人胰島素技術(shù)生產(chǎn)人胰島素 ab鏈合成：分別表達(dá)鏈合成：分別表達(dá)ab鏈，化學(xué)方法連接鏈，化學(xué)方法連接 逆轉(zhuǎn)錄法：表達(dá)胰島素原，酶切得到重組人胰島素逆轉(zhuǎn)錄法：表達(dá)胰島素原，酶切得到重組人胰島素 重組重組dna技術(shù)制造人胰島素技術(shù)制造人胰島素 1. ab鏈合成法鏈合成法：以人工合成的人胰島素以人工合成的人胰島素a鏈和鏈和 b鏈基因分別與半乳糖苷酶基因連接，形成融鏈基因分別與半乳