5 Біотехнологія гормонів

Гормони. Біотехнологія надає медицині нові шляхи отримання цінних гормональних препаратів. Особливо великі зсуви відбулися у напрямку синтезу пептидних гормонів.

Раніше гормони отримували з органів та тканин тварин та людей (крові донорів, видалених при операціях органів, трупного матеріалу). Вимагалося багато матеріалу для отримання невеликої кількості продукту. Так, людський гормон росту (соматотропін) отримували із гіпофізу людини, кожний гіпофіз містить його не більше 4 мг. У той час для лікування одної дитини, яка страждає карликовістю, вимагається біля 7 мг соматотропіну у неділю; курс лікування повинен продовжуватися декілька років. Із застосуванням генно-інженерного штаму Е. coli отримують до 100 мг гормону росту на 1 л середовища культивування. Можлива боротьба не тільки з карликовістю, але і з низькорослістю – більш слабка ступінь дефіциту соматотропіну. Соматотропін сприяє заживленню ран та опіків, поряд з кальцитоніном (гормоном щитовидної залози) регулює обмін Са²⁺ у кісній тканині.

Інсулін, пептидний гормон острівців Лангерганса підшлункової залози, являє собою основний засіб лікування при цукровому діабеті. Раніше інсулін отримувався з підшлункової залози бика та свині. Препарат відрізнявся від людського інсуліну 1-3 амінокислотними замінами, так що виникла загроза алергічної реакції особливо у дітей. Широкомасштабне терапевтичне застосування інсуліну стримувалося його високою вартістю та обмеженістю ресурсів. Шляхом хімічної модифікації тваринний інсулін вдалося зробити такий, що не відрізниш від людського, але це дорого.

Зараз виробляють генно-інженерний інсулін на основі роздільного синтезу Е. coli його А- та В-ланцюгів. Вартість значно знизилася, цей інсулін ідентичний людському. Також клонують у Е. coli ген проінсулін – попередник гормону, що переходить у зрілу форму при обмеженому протеолізі. Отримані дріжджі-продуценти нормального людського інсуліну, а за допомогою методів білкової інженерії створені продуценти похідних форм інсуліну, що характеризуються покращеними властивостями. В даний час генно-інженерний інсулін виробляють фірми різних країн. Використання нової біотехнології значною мірою здешевило інсулін, а потенційні масштаби виробництва обіцяють повністю задовольнити існуючі потреби в цьому продукті.

До лікування діабету прикладена також технологія інкапсулювання: клітини підшлункової залози у капсулі, введені одноразово в організм хворого, продукують інсулін протягом року.

Також випускаються фоллікулостимулюючі і лютенізуючі гормони. Ці пептиди складені із двох субодиниць. Також розвивається промисловий синтез олігопептидних гормонів нервової системи – енкефалінів, побудованих з 5 амінокислотних залишків, та ендорфінів, аналогів морфіну. При раціональному застосуванні ці пептиди знімають больові відчуття, створюють гарний настрій, підвищують працездатність, концентрують увагу, покращують пам’ять. Прикладом успішного застосування методів генетичної інженерії може слугувати синтез β – ендорфіну за технологією гібридних білків.

За допомогою мікроорганізмів можна отримати речовини, які не належать до природних метаболітів мікроорганізмів. Це стероїдні гормони і окремі поліпептиди людини. Інсулін, соматостатин, соматотропін, інтерферон людини синтезовані генетично сконструйованими штамами Е. coli, Bacillus subtilis.