Прорывы в области биотехнологий за последние десятилетия радикально изменили терапию сахарного диабета, особенно благодаря разработке технологии синтеза человеческого инсулина. Изучение генетического кода и открытие технологии рекомбинантной ДНК позволили перейти от получения инсулина у животных к промышленному производству белка в лабораторных условиях. Этот многоступенчатый процесс основан на фундаментальных научных открытиях и передовых биотехнологиях.

Первоначально инсулин получали из поджелудочной железы животных, таких как свиньи и коровы, с помощью трудоемкой многоступенчатой экстракции. Этот метод сопровождался рядом проблем, включая аллергические реакции у пациентов на различия в аминокислотах между животным и человеческим инсулином, а также недостаток поступающего белка. Настоящей революцией стало клонирование гена инсулина человека, впервые продемонстрированное в 1978 году Паоло М. Эрреро и его коллегами.

Второй ключевой этап связан с созданием рекомбинантных ДНК-пластид, в которые встроен ген инсулина. "Хозяевами" являются продуцирующие организмы, главным образом бактерии кишечной палочки, а также дрожжи Saccharomyces cerevisiae и культивируемые клетки животных.

Для эффективной выработки человеческого инсулина в этих клетках необходимо использовать векторные системы — специальные генетические конструкции, включающие промоторную последовательность, стимулирующую активное копирование гена инсулина. Внедренный ген под контролем промотора начинает синтезировать человеческий инсулин внутри клетки-хозяина. Процесс получения рекомбинантной ДНК строго контролируется в биореакторах, которые обеспечивают оптимальные условия: температуру, рН, питательную среду и концентрацию кислорода для максимальной выработки инсулина.

После получения белковой части инсулина требуется его сборка и превращение в активную молекулу. Человеческий инсулин представляет собой двухцепочечный полипептидный комплекс (А и В), который естественным образом связывается двумя дисульфидными связями. При рекомбинантном производстве эти цепи вырабатываются отдельно, а затем в контролируемых условиях они особым образом сшиваются, создавая функциональный инсулин.

Следующим этапом является очистка полученного инсулина. Его выделяют из остатков клеточных компонентов, белковых остатков и других побочных продуктов. Для получения высокой степени очистки и концентрата инсулина используются высокоэффективные хроматографические методы, фильтрация, гель-хроматофорез.

Завершающим этапом является получение стерильного лиофилизата, в который инсулин упаковывается в готовом виде для последующего растворения непосредственно перед введением пациенту. Использование современных лиофилизаторов гарантирует сохранение активности и стабильности инсулина в течение длительного периода хранения.

Сегодня рекомбинантный инсулин доступен в различных модификациях с различными профилями действия (быстродействующий, пролонгированного действия) благодаря различным схемам производства и химической модификации молекулы.

Биотехнологическое производство инсулина является примером постоянного развития науки и ее влияния на здравоохранение. Технологии постоянно совершенствуются, создаются новые поколения инсулинов, повышается их эффективность, безопасность и комфорт для пациентов. Это способ лучше управлять диабетом и улучшать жизнь людей во всем мире.