تُستخدم البكتيريا في صناعة الأنسولين، وهو هرمون يتم إفرازه من خلايا بيتا في البنكرياس، ويعمل على خفض مستويات السكر في الدم. ومع ذلك، فإن مرض السكري يتسبب في نقص الأنسولين مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات السكر. لذلك، قام العلماء بتطوير طرق صناعية لإنتاج الأنسولين لعلاج مرضى السكري.
اكتشاف الأنسولين
- تم أول اكتشاف للأنسولين على يد العالِمين فريديريك بانتينغ وتشارلز بيست.
- وقد تمكنوا من إدراك أن هرمون الأنسولين يتناقص عند الإصابة بمرض السكري.
- لاحقًا، استطاع العالمان استخراج الأنسولين من البنكرياس الحيواني، لكن الكثير من العلماء قضوا سنوات طويلة في محاولة لتصنيع الأنسولين البشري بطرق كيميائية، ولكن الكميات المخصصة كانت محدودة وغير كافية للاحتياج المتزايد.
- ومع مرور الوقت، اكتشف العلماء تقنية جديدة لإنتاج الأنسولين باستخدام البكتيريا من خلال إجراء تعديلات على الجينات في سبعينيات القرن الماضي، حيث استمر استخدام الأنسولين المستخرج من الحيوانات حتى الثمانينات، الذي تم الحصول عليه من الخنازير والأبقار. لكن على الرغم من التشابه بين الأنسولين البشري والحيواني، إلا أن التركيب الكيميائي لهما يختلف، مما أدى إلى حالات حساسية عند بعض المرضى.
استخدام البكتيريا في إنتاج الأنسولين
- يمكن تصنيع الأنسولين باستخدام الحمض النووي المؤتلف، حيث يتم دمج الجينات البشرية مع المادة الوراثية للبكتيريا، ومن ثم تعرف هذه البكتيريا بالبكتيريا المؤتلفة.
- تمتلك البكتيريا المؤتلفة القدرة على إنتاج بروتينات محددة مثل البروتين المقشر من الجين البشري، وفي هذه العملية، يتم بناء الجين الخاص بالأنسولين.
- بعد ذلك، يتم إزالة البلازميد الخاص بالحمض النووي من البكتيريا، ثم يُعاد إدخال البلازميد لتُوضع البكتيريا في خزانات كبيرة تستخدم في عمليات التخمير.
- داخل هذه الخزانات، تنتج البكتيريا الأنسولين البشري، ويقوم العلماء بعد ذلك بتنقيته لاستخدامه في العلاج.
أنواع البكتيريا المستخدمة في تصنيع الأنسولين
توجد أنواع متعددة من البكتيريا المستخدمة في إنتاج الأنسولين والعديد من الأدوية الأخرى باستخدام تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف، ومن أبرز هذه الأنواع:
- البكتيريا الإشريكية القولونية، التي تتميز بمعدل نمو مرتفع واحتياجات نمو بسيطة، مما يسهل التعامل معها في المختبر، بالإضافة إلى كفاءة عالية في الإنتاج وانخفاض التكلفة.
- فطريات الخميرة.
- نباتات معدلة وراثيًا.
- البذور الزيتية الخاصة بنبات الرشاد.
أنواع الأنسولين
توجد عدة أنواع من الأنسولين المستخدمة في علاج مرض السكري، وتتمثل في:
الأنسولين سريع المفعول
- هذا النوع يبدأ عمله خلال 15 دقيقة تقريبًا من حقنه.
- يصل التركيز في الدم إلى أعلى مستوى بعد ساعة واحدة.
- يستمر تأثيره من ساعتين إلى أربع ساعات.
- من أمثلة هذا النوع أنسولين ليسبرو وأنسولين أسبارت.
الأنسولين قصير المفعول
- يبدأ تأثيره بعد حوالي 30 دقيقة من الحقن.
- يصل الأنسولين إلى أعلى تركيز في الدم بعد 2 إلى 3 ساعات.
- يمتد تأثيره لمدة تتراوح بين 3 إلى 6 ساعات.
- ويرتبط عادةً باسم الأنسولين العادي.
الأنسولين متوسط المفعول
- يبدأ تأثيره من 2 إلى 4 ساعات بعد الحقن.
- يصل التركيز الأعلى في الدم بعد 4 إلى 12 ساعة.
- يستمر تأثيره لمدة تتراوح بين 12 إلى 18 ساعة.
- ويسمى أنسولين NPH.
الأنسولين طويل المفعول
- يبدأ تأثير هذا النوع بعد بضع ساعات من الحقن، ويستمر تأثيره لحوالي 24 ساعة.
- يمكن استخدام الأنسولين سريع المفعول مع الطويل إذا دعت الحاجة.
- مثل أنسولين غلارجين وأنسولين ديتيمير.
الأنسولين المستنشق سريع المفعول
- يصل هذا النوع إلى أعلى تركيز في الدم بعد 15 إلى 20 دقيقة.
- يستمر تأثيره من 2 إلى 3 ساعات وغالبًا ما يستخدم مع الأنسولين طويل المفعول.
