Биотехнология негізінде жататын фундаментальдық процестер

Қазіргі кезде тек ген инженериясы ғана адамға қажетті биологиялық активті заттардың химиялық таза күйде алуды қамтамасыз ете алады. Ген инженериясының қарқынды дамуы арқасында адамның бірқатар ауруларын (оның ішінде генеткиалық ауруларды) емдеу және ауыл шаруашылық малдарының өнімділігін жоғарылату мүмкін болды.

Алғаш рет медицинада ген инженериясының өнімі – инсулин қолданды. Инчулин ұйқы безінде түзіледі, оның арқасында қандағы глюкозаның артық мөлшері жануар текті крахмал гликогенге айналады. Ұйқы безінде инсулиннің түзілуі бұзылатын болса, адам диабет ауруына ұшырайды. Глюкоза гликоген түрінде бөгеліп қалмағандықтан, қанда жүзім қантының мөлшері артады. Есептеу бойынша дүние жүзінде 60 млн. адам диабетпен аурады, яғни ол жүрек және рак ауруларынан кейін адамның өліміне әкелетін үшінші ауру болып саналады. Диабетпен ауыратын адам тәулігіне гормонның орта есеппен 40 бірлігін қабылдауы қажет. Осы уақытқа дейін инсулиннің негізгі шығу көзі – етке өткізілген сиыр мен шошқаның ұйқы безі болатын. Сиырдың ұйқы безінің салмағы 200-500 г; кристалдық инсулиннің 100 г. алу үшін 800-1000 кг. ұйқы безі қажет. Бұдан басқа, ауру адамдардың біраз бөлігі, әсіресе балаларда бұл гормонға аллергия дамығандықтан, оларды жануар текті гормонмен емдеудің қиындығы бар. Екінші жағынан, инсулинге тәуелді адамдардың саны жылдан жылға арта түсуде. Осы себептерге орай адамның ген-инженерлік инсулинін бактерия клеткасында өндіру қажеттігі туды.

Инсулин гормонының ұзындығы 20 және 30 амин қышқылдарына тең А және В екі полипептидтік тізбектен құралған, олар бір-бірімен қос дисульфидтік байланыс құрады. Организмде инсулин алғашқы кезде 109 амин қышқылдарынан құралғанпрепроинсулин құрамына енеді. Препроинсулиннің ұйқы безі β-клеткаларында синтезделуінде алғашқы 23 амин қышқылы молекуланың клетка мембранасынан өту үшін қажет болады; бұл амин қышқылдар ажырап, 86 амин қышқылдарынан тұратын проинсулин түзіледі. Проинсулиннің орта бөлігі ферменттің әсер етуімен ыдырап кетеді, мұның нәтижесінде инсулин түзіледі.

Адам инсулині генін алғаш рет 1978 ж. “Генентек” фирмасы синтездей алды.

Инсулиннен кейін генинженерлік фармокология самототропин деп аталатын өсу гормонын бактериялық клеткада синтездеуді шындап қолға алды.

Адамдарда самоторопин гипофиздің алдыңғы бөлігінде синтезделеді, оның жетіспеушілігі гипофиздік ергежецлілікке алып келеді. Көп уақыт бойы самототропинді өліктерден бөліп келді. Алайда, дамыған елдерде осындай жолмен бөлінген гормон гипофиздік ергежейлілікпен ауыратын адамдардың тек үштен біріне ғана жеткілікті болды. Бұдан басқа, өліктерден бөлінген гормонның қоспасы көп болғандықтан, препарат қабылдаған аурулардың 30%-і гормонға қарсы антизаттар синтездейді, мұның өзі гормонның активтілігін жоққа шығарады. Гипофиздік материал баяу дамитын вируспен зақымданған деген де қауіп болды, сондықтан самототропин қабылдаған балаларды көп жылдар бойы бақылауға алуға тура келеді.

Ген инженериясының әдістері арқылы арнайы құрастырылған бактерия клеткаларында түзілген өсу гормонының айқын артықшылықтары бар: препараттар биохимиялық тұрғыдан таза, инфекциялық вирустар жоқ және көп мөлшерде синтездеуге болады.