Produse farmaceutice obtinute cu

ajutorul tehnologiilor ADN

recombinat

STUDENT: Horia Oana Georgiana

Ioni Radu

INTRODUCERE

Datorit cercetrilor n tehnologia ADN-ului recombinat, au fost elaborate metode de

transfer de gene n celulele procariote, care pot sintetiza multe proteine utile. Astfel, a devenit

posibil producerea i chiar comercializarea pe scar larg a unor hormoni (insulina,

somatostatina, somatotropina), a interferonului etc.

A fost clar la Cohen i Boyer i alii ca tehnologia ADN-ului recombinant avut

posibiliti de anvergur. Ca Cohen remarcat n timp, "poate fi este posibil s se introduc n E.

coli, gene specificnd funciile metabolice sau sintetice precum producia fotosinteza sau

antibiotic indigene la alte cursuri biologice." Primul produs comercial produse folosind

recombinant Tehnologia ADN-ului a fost insulina uman, care este folosit n tratamentul diabet

zaharat. Secvena de ADN care codific insulin uman a fost sintetizat, o realizare remarcabil

n sine n timp, i a fost transplantat ntr-o plasmid care ar putea fi meninut n comun bacteria

Escherichia coli. Celulele bacteriene gazd au acionat ca fabrici biologice pentru producia celor

dou lanturi peptidice ale insulinei umane, care dup combinare, ar putea fi purificat i utilizat

pentru a trata diabetici care au fost alergici la insulina obinut pn atunci din porcine.

Cele mai noi discipline tiinifice nu apar n ntregime pe cont propriu. Ele sunt adesea

formate de un amalgam de cunotine din diferite zone de cercetare. Biotehnologiei moleculare,

componenta de biotehnologie a fost perfecionat de microbiologi, ntruct poriunea de

tehnologia ADN-ului recombinant datoreaz mult descoperiri n biologie molecular, geneticii

bacteriene i acidului nucleic. n sens larg, biotehnologiei moleculare se bazeaz pe cunotinele

de un set de discipline tiinifice fundamentale pentru a crea diverse produsele care sunt utile

ntr-o gam larg de aplicaii.

Strategia Cohen i Boyer pentru clonarea a fost un experiment care a fcut nconjurul

lumii. Odat ce conceptul lor a fost fcut public, muli ali cercetatorii au apreciat imediat

puterea de a fi capabil de a clona genele. Prin urmare, oamenii de tiint au creat o mare varietate

de protocoalele experimentale asta a facut identificarea, izolarea, caracterizeaz i utiliznd mai

multe gene eficient i relativ uor. Aceste evoluii tehnologice au avut o impact enorm, genernd

noi cunotine n practica disciplinelor biologice,. ntr-adevr, apariia unor domenii ca genomica

era dependent de capacitatea de a clona fragmente mari de ADN n plasmidele n curs de

pregtire pentru determinarea secven.

Insulina

Insulina este un hormon, secretat de insulele lui Langerhans, ce are rol n metabolismul

glucidelor. Contribuie la micorarea concetraiei glucozei din snge.

Obinerea insulinei Din 60 de milioane de diabetici, circa 4 milioane necesit un tratament cu insulin. n 1916, E.Sharpy-Schafer a descoperit c insulina este secretat de celule care

alctuiesc insulele Langherhans din pancreas, ceea ce l-a determinat s numeasc hormonul insulin. n 1921, F.Banting i H.Best, la Toronto, au izolat din pancreasul de cine hormonul insulin, demonstrnd aciunea lui antidiabetic. n 1923, firma farmaceutic american Eli Lilly pune deja n vnzare prima insulin animal (n prezent, pentru a obine circa 100 grame de insulin, este nevoie de 800 kg de pancreas de bou (greutatea medie a unui pancreas de bou este de 200-250 grame).

Insulina uman este alctuit din dou catene polipeptidice A i B, compuse respectiv din 21 i 30 de aminoacizi, a cror secven a fost stabilit n 1955 de F.Sanger.

n perioada 1963-1965, trei grupe de cercettori (americani, germani i chinezi) au reuit sinteza artificial a insulinei prin intermediul a 170 de reacii chimice, lucru ce fcea imposibil producerea insulinei pe cale industrial.

Noile tehnologii industriale de obinere a insulinei umane au fost posibile odat cu extragerea genei insulinei i crearea moleculelor recombinate de ADN n baza plasmidelor.

Schema obinerii insulinei umane.

Moleculele recombinate de ADN sunt transferate n colibacili (Escherichia coli), unde

are loc realizarea informaiei genetice codificate n molecula de ADN. Paralel cu proteinele specifice bacteriei, se sintetizeaz i insulina. Pentru a proteja insulina uman (ea nu este proprie colibacililor i este distrus de enzimele bacteriene), n molecula recombinat de ADN se ncadreaz, pe lng gena insulinei, i o gen reglatoare care codific o protein specific colibacililor (de exemplu galactozidaza). Ca rezultat al manifestrii informaiei genetice a moleculei recombinate de ADN, se obine o caten polipeptidic hibrid, din care mai apoi se separ insulina.

Datorit utilizrii tehnologiei ADN-ului recombinat, se obin aproximativ 200 grame de insulin de pe 1 m3 de mediu de cultur, adic tot atta ct se poate extrage din aproape 1600 kg de pancreas de bou sau porc.

Probele clinice efectuate cu insulina uman, produs prin tehnici de inginerie genic, au demonstrat c ea nu are efecte secundare i c poate fi comercializat, adic folosit la tratarea bolnavilor de diabet (din 1982 n SUA, din 1983 n Marea Britanie).

Hormonul de cretere

Un hormon de mare importan biologic este hormonul de cretere sau somatotropina (HGH Human Growth Hormone), secretat de lobul anterior al hipofizei. Molecula hormonului cuprinde 191 de aminoacizi. Absena lui provoac nanismul hipofizar, ce are o frecven de 7-100 per milion de persoane. Tratamentul cu acest hormon se realizeaz ncepnd cu vrsta de 4-5 ani i pn la puberitate, n doze de minimum 6 mg pe sptmn per persoan. Somatrotopina este un hormon cu o specificaie nalt i nu poate fi utilizat de la animale. Din hipofiza unui cadavru se extrag doar 4-6 mg de hormon, heterogen i impurificat. Iat de ce, producerea acestui hormon prin tehnici de inginerie genic prezint un interes deosebit.

Sinteza acestui hormon pe cale artificial s-a nceput cu producerea de ADNc (ADN-ul copie) cu ajutorul revers-transcriptazei, avnd ca matrice ARNm din hipofize (transcripie invers). Acesta a fost clonat, apoi tiat cu enzime de restricie pentru obinerea secvenei nucleotidice corespunztoare somatotropinei, cu excepia fragmentului ce determin primii 23 de aminoacizi. Fragmentul n cauz era clonat separat, ca rezultat al unei sinteze chimice, apoi cele dou segmente unite, la ele se adug segmente reglatoare i pe baza plasmidelor se obine plasmidiul recombinat cu gena HGH (a somatotropinei). Colibacilii, primind acest plasmid

recombinat, sintetizau somatotropina (la 1 litru de mediu de cultur se obine 2,0-2,5 mg somatotropin).

Interferonii

Interferonii sunt produi de celule specializate pentru lupt mpotriva infeciilor virale.

Ei au fost descoperii n 1957 de F.Isaacs i I.Lindenmann la Institutul Naional de Cercetri

Medicale de lng Londra. Interferonii reprezint nite substane proteice (din 146-166 de

aminoacizi) i sunt produi n cantiti infime de celula animal sau uman, cnd un virus

ptrunde n organism.

Exist mai multe tipuri de interferoni: interferonul leucocitar (), interferonul

fibroblastelor () i interferonul limfocitelor T sau interferonul imun ().

Obinerea interferonilor

Ei pot fi obinui prin tehnici clasice (din celulele sanguine i din fibroblaste) i prin

tehnici de recombinare genic.

Pentru a obine interferon din celulele sanguine sau din fibroblastele cultivate, acestea

sunt infectate cu un virus, iar dup 24 de ore prin centrifugare i purificare se izoleaz din mediul

de cultur. Dintr-un litru de snge se poate extrage pn la 1 mkg (10-3 grame) de interferon.

n 1980, savanii americani W.Gilbert i C.Weissmann i japonezul T.Taniguki au

produs interferonul uman cu ajutorul unor colibacili cu genomul modificat.

Celulele de E. coli nu pot transforma predecesorul interferonului n interferon activ, de

aceea, iniial, complexul de ADN, format dintr-o regiune nucleotidic reglatoare i o regiune ce

determin structura interferonului, este supus aciunii enzimelor de restricie, care taie molecula

de ADN aproximativ la frontiera acestor dou catene (genei interferonului nu-i ajunge un triplet

ATG). Codonul omis (ATG) este anexat prin sintez chimic.

Gena interferonului se ncadreaz n continuare ntr-un plasmid, care se transfer n E.

coli. Astfel, colibacilii sintetizeaz interferonul uman. Dintr-un litru de suspensie de E. coli

(circa 1011

celule) se pot extrage pn la 5 mg de interferon (adic de 5000 de ori mai mult dect

din 1 litru de snge).

Tehnicile de inginerie genic permit obinerea preparatelor hibride de interferon cu un

spectru larg de aciune.

Interferonii sunt folosii n tratarea unor boli cum ar fi:

- Hepatita virala B, C i D;

- Unele boli de snge (leucemia cu celule proase, leucemia mieloid

cronic, sarcomul Kaposi, mielom multiplu, unele tipuri de limfom);

- Scleroza multipl;

- Melanoame maligne;

- Condiloame datorate HPV;

- Cancer cu diferite localizari (hepatic, renal, colon, stomac, esofag, ovar, palman);

Interferonul gama 1b are indicaii n tratamentul:

- cancerului de ovar;

- osteopotrozei;

- bolilor cronice granulomatoase;

- fibrozei pulmonare;

- complexului Micobacterium avium.

CONCLUZII

Datorit cercetrilor n tehnologia ADN-ului recombinat, au fost elaborate metode de

transfer de gene n celulele procariote, care pot sintetiza multe proteine utile. Astfel, a devenit

posibil producerea i chiar comercializarea pe scar larg a unor hormoni (insulina,

somatostatina, somatotropina), a interferonului, a preparatelor de diagnosticare etc.

n prezent, cu ajutorul bacteriilor recombinate sunt obinui i ali hormoni, de exemplu,

thimopoietina ce conine 49 de aminoacizi i este secretat de timus.

n ce privete hormonii cu molecule mai mici (sub 20 de aminoacizi), este preferabil

sinteza lor pe cale chimic.

Bibliografie

1. Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak, Cheryl l. Patten, 2010, Molecular Biotehnology,

editia a 4-a, ASM Press Washinton DC

2. http://www.scritube.com/biologie/INGINERIA-GENICA2251116415.php

3. http://www.emedic.ro/Ghiduri-de-practica-medicala/Ghid-pentru-tratamentul-cu-hormon-

de-crestere-in-tulburarile-de-crestere-la-copil.htm

4. http://ebooks.unibuc.ro/biologie/mihaiescu/5b.htm

5. http://library.usmf.md/downloads/anale/vol_1_xiii/xiii_1_p187227_7_farmacologie_farm

acologie_clinica.pdf

6. http://biologie-generala.ro/a/adn-complementar-cadn