التقنيات الحيوية الحديثة في إنتاج الأنسولين: من البكتيريا إلى الخلايا الحيوانية، وتحسين جودة وفعالية الأدوية

الأنسولين: هرمون حيوي وبنيته ومصادر إنتاجه واستخداماته

مقدمة:

يُعتبر الأنسولين هرمونًا بروتينيًا حيويًا يلعب دورًا حاسمًا في تنظيم مستوى السكر في الدم. يتم إنتاجه بشكل طبيعي في خلايا بيتا في جزر لانجرهانس بالبنكرياس. يتكون الأنسولين من سلسلة من الأحماض الأمينية مرتبة بطريقة محددة، مما يمنحه شكلاً ثلاثي الأبعاد مميزًا يؤهله للارتباط بمستقبلات خاصة على سطح الخلايا المستهدفة.

البنية الجزيئية للأنسولين:

• البولي ببتيد: يتكون الأنسولين من 51 حمضًا أمينيًا مرتبة في سلسلتين متصلتين بروابط ثنائية الكبريت.
• التنوع بين الأنواع: على الرغم من أن البنية الأساسية للأنسولين متشابهة في معظم الكائنات الحية، إلا أن هناك بعض الاختلافات الطفيفة في تسلسل الأحماض الأمينية بين الأنواع المختلفة، مثل الأنسولين البشري والخنزيري والبقري.

مصادر إنتاج الأنسولين:

• الاستخلاص من الحيوانات: تاريخيًا، كان الأنسولين يستخلص من بنكرياس حيوانات مثل الأبقار والخنازير. ومع ذلك، فإن هذا الأنسولين الحيواني قد يسبب ردود فعل تحسسية لدى بعض المرضى بسبب الاختلافات البنيوية الطفيفة بين الأنسولين الحيواني والبشري.
• التقنيات الحيوية: في الوقت الحالي، يتم إنتاج معظم الأنسولين المستخدم في العلاج عن طريق التكنولوجيا الحيوية. يتم إدخال الجين المشفر للأنسولين البشري في خلايا بكتيرية أو خميرة، والتي تقوم بإنتاج الأنسولين البشري الصافي بكميات كبيرة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأنسولين:

• المظهر: الأنسولين النقي عبارة عن مسحوق بلوري أبيض اللون.
• الذوبانية: يذوب بسهولة في الماء.
• الاستقرار: الأنسولين حساس للتغيرات في درجة الحرارة والرطوبة، لذلك يتم تخزينه في ظروف خاصة للحفاظ على فعاليته.

أهمية الأنسولين في تنظيم مستوى السكر في الدم:

• تسهيل دخول الجلوكوز إلى الخلايا: يرتبط الأنسولين بمستقبلاته على سطح الخلايا، مما يحفز سلسلة من التفاعلات الكيميائية داخل الخلية تسمح بدخول الجلوكوز إلى الخلايا للاستخدام في إنتاج الطاقة.
• تخزين الجلوكوز: يحفز الأنسولين تحويل الجلوكوز الزائد إلى جليكوجين (سكر حيواني) لتخزينه في الكبد والعضلات للاستخدام لاحقًا.
• تحويل الجلوكوز إلى دهون: إذا كان مستوى الجلوكوز في الدم مرتفعًا جدًا، يحفز الأنسولين تحويل الجلوكوز الزائد إلى دهون وتخزينه في الأنسجة الدهنية.

الاستخدامات الطبية للأنسولين:

• علاج مرض السكري: يستخدم الأنسولين لعلاج مرضى السكري من النوع الأول، حيث لا يستطيع الجسم إنتاج كمية كافية من الأنسولين، ولعلاج بعض حالات مرض السكري من النوع الثاني.
• حالات طبية أخرى: يستخدم الأنسولين أيضًا في علاج بعض الحالات الطبية الأخرى، مثل نقص سكر الدم الحاد وفرط بوتاسيوم الدم.

أملاح الأنسولين:

• هيدروكلوريد الأنسولين: هو أحد أملاح الأنسولين التي تستخدم في بعض الصيغات الدوائية.

الخلاصة:

الأنسولين هو هرمون حيوي يلعب دورًا حاسمًا في تنظيم مستوى السكر في الدم. فهم بنية الأنسولين ووظيفته، بالإضافة إلى طرق إنتاجه واستخدامه، أمر بالغ الأهمية لفهم مرض السكري وعلاجه.