Πλήθος «φαρμακευτικών» πρωτεϊνών συντίθενται από βακτήρια με μεθόδους Γενετικής Μηχανικής 💊

🎯 Οι τρεις βασικοί στόχοι της Ιατρικής

Η Βιοτεχνολογία έχει συμβάλει αποτελεσματικά σε τρεις βασικούς στόχους της Ιατρικής:

• Έγκαιρη διάγνωση μιας ασθένειας — απαιτεί ευαίσθητες τεχνικές που εντοπίζουν την ασθένεια στα αρχικά της στάδια, πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα, ανιχνεύουν μόλυνση από παθογόνους οργανισμούς ή διαπιστώνουν την ύπαρξη κληρονομικής ασθένειας.
• Πρόληψη σοβαρών ασθενειών (όπως η ηπατίτιδα Β, η πολιομυελίτιδα, η φυματίωση, αλλά και το AIDS, η μηνιγγίτιδα και ο καρκίνος) — χρειάζεται πιο εξελιγμένα, ασφαλή και οικονομικά προσιτά εμβόλια.
• Αποτελεσματική θεραπεία — προϋποθέτει την κατανόηση των βιοχημικών μηχανισμών και του γενετικού υπόβαθρου της ασθένειας, για θεραπεία με φαρμακευτική αγωγή ή με «γενετική διόρθωση» της βλάβης.

Η Βιοτεχνολογία συνεισφέρει με την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, τη χρήση της τεχνικής PCR και των ανιχνευτών μορίων DNA. Πρόσφατα αναπτύσσεται ταχύτατα η γονιδιακή θεραπεία, που στηρίζεται στην εφαρμογή της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA στη θεραπεία ασθενειών όπως η κυστική ίνωση, το AIDS και διάφοροι τύποι καρκίνου.

🧬 Φαρμακευτικές πρωτεΐνες

Πριν από την ανάπτυξη της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA, οι περισσότερες φαρμακευτικές πρωτεΐνες ήταν διαθέσιμες σε πολύ μικρές ποσότητες, η παραγωγή τους ήταν πολύ ακριβή και συχνά η βιολογική δράση τους δεν ήταν πλήρως κατανοητή. Η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA έδωσε τη δυνατότητα παραγωγής τους σε σημαντικές ποσότητες.

Σήμερα έχουν κλωνοποιηθεί τα γονίδια του ανθρώπου για περισσότερες από 300 φαρμακευτικές πρωτεΐνες.

Μεταξύ των πρώτων φαρμακευτικών πρωτεϊνών που παρασκευάστηκαν με αυτή την τεχνολογία είναι η ινσουλίνη, οι ιντερφερόνες και η αυξητική ορμόνη.

💉 Η ινσουλίνη

Η ινσουλίνη είναι μια ορμόνη που αποτελείται από 51 αμινοξέα και παράγεται από ειδικά κύτταρα του παγκρέατος. Ρυθμίζει τον μεταβολισμό των υδατανθράκων και ειδικότερα το ποσοστό της γλυκόζης στο αίμα.

Ο διαβήτης χαρακτηρίζεται από έλλειψη ή μείωση ινσουλίνης· υπολογίζεται ότι πάνω από 60.000.000 άτομα στον κόσμο πάσχουν από διαβήτη.

Η ινσουλίνη αποτελείται από δύο μικρά πεπτίδια, Α και Β, που συγκρατούνται μεταξύ τους με δισουλφιδικούς δεσμούς. Το γονίδιο της ινσουλίνης παράγει ένα πρόδρομο μόριο, την προϊνσουλίνη, το οποίο μετατρέπεται τελικά σε ινσουλίνη.

Μία από τις μεθόδους παραγωγής ανθρώπινης ινσουλίνης σε βακτήρια είναι η παραγωγή του πρόδρομου μορίου της σε βακτηριακή καλλιέργεια και η μετατροπή του σε ινσουλίνη με ενζυμική κατεργασία.

🧪 Στάδια κλωνοποίησης και απομόνωσης του γονιδίου της ινσουλίνης

Η μέθοδος περιλαμβάνει την κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης από τα κύτταρα του παγκρέατος στα οποία εκφράζεται το γονίδιο της ινσουλίνης και την επιλογή του κλώνου που περιέχει το γονίδιο:

1. Απομόνωση του συνολικού mRNA από κύτταρα του ανθρώπινου παγκρέατος.
2. Κατασκευή δίκλωνων μορίων DNA και ενσωμάτωσή τους σε πλασμίδια.
3. Μετασχηματισμός βακτηρίων με τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια και πολλαπλασιασμός τους σε υγρό θρεπτικό υλικό.
4. Επιλογή των βακτηρίων που περιέχουν το γονίδιο που κωδικοποιεί το πρόδρομο μόριο της ινσουλίνης.
5. Ανάπτυξη των βακτηρίων αυτών σε βιοαντιδραστήρα για παραγωγή του πρόδρομου μορίου. Η προϊνσουλίνη συλλέγεται και με κατάλληλο ένζυμο, που αφαιρεί το ενδιάμεσο πεπτίδιο, μετατρέπεται σε ινσουλίνη.

🌱 Αυξητική ορμόνη και ερυθροποιητίνη

Η αυξητική ορμόνη παράγεται στην υπόφυση του ανθρώπου και παίζει σημαντικό ρόλο στη φυσιολογική ανάπτυξή του. Η απουσία της οδηγεί σε νανισμό. Επειδή είναι πολύ ειδική και δεν μπορεί να αντικατασταθεί από την αντίστοιχη ορμόνη άλλων οργανισμών, απομονωνόταν από εγκεφάλους νεκρών ανθρώπων. Μετά το 1985 παράγεται με τις τεχνικές του ανασυνδυασμένου DNA, όπως η ινσουλίνη και οι ιντερφερόνες. Πιστεύεται ότι θα έχει εφαρμογή για τη θεραπεία τραυμάτων, σπασμένων οστών, καμένων ιστών, καθώς και για την καθυστέρηση της απώλειας μυϊκής μάζας κατά τη γήρανση.

Με τις ίδιες τεχνικές το 1989 παρασκευάστηκε η ερυθροποιητίνη, μια ορμόνη που παράγεται στους νεφρούς και μέσω της κυκλοφορίας του αίματος μεταφέρεται στον μυελό των οστών όπου επάγει την παραγωγή των κυττάρων του αίματος. Μπορεί να βοηθήσει στη θεραπεία ορισμένων αναιμιών.

🛡️ Οι ιντερφερόνες

Οι ιντερφερόνες είναι αντιιικές πρωτεΐνες, που παράγονται από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιούς. Επάγουν την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών από τα γειτονικά υγιή κύτταρα, οι οποίες εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών σ' αυτά.

Είναι οικογένεια συγγενών πρωτεϊνών, που ταξινομούνται ανάλογα με τη χημική και βιολογική ενεργότητά τους σε τρεις ομάδες: ιντερφερόνες α, β και γ.

Έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον ως αντιιικοί και πιθανόν ως αντικαρκινικοί παράγοντες. Παράγονται σε ελάχιστες ποσότητες στο σώμα, γι' αυτό η χρήση τους στη θεραπεία ασθενειών δεν ήταν αρχικά ευρεία· μετά την κλωνοποίηση ορισμένων γονιδίων ιντερφερονών είναι σήμερα δυνατή η παραγωγή τους σε μεγάλες ποσότητες, με παρόμοια μέθοδο με αυτή της ινσουλίνης.