اكتشاف الإنسولين
تمكن العالمان فريدريك بانتينغ وتشارلز بيست من تحديد أن الإنسولين هو الهرمون الذي يعاني منه مرضى السكري، حيث اكتشفا وسيلة للحصول على هذا الهرمون من البنكرياس الحيواني. وقد بذل العلماء جهوداً كبيرة على مدى سنوات عديدة من أجل تصنيع الإنسولين في المختبر بعد أن تم تحديد تركيبه الكيميائي، إلا أن الكميات الناتجة عن الطرق الكيميائية كانت غير كافية لتلبية احتياجات المرضى. ومع حلول سبعينيات القرن العشرين، اكتشف الباحثون كيفية استخدام البكتيريا لإنتاج الإنسولين عن طريق إجراء تغييرات جينية.
استمر استخدام الإنسولين الحيواني حتى الثمانينات، حيث كان يعتمد المرضى في أنحاء العالم على الإنسولين المستخرج من الخنازير والأبقار لعلاج مرض السكري. ورغم التشابه الكبير في التركيب، إلا أن الإنسولين الحيواني لم يكن مطابقاً تماماً للإنسولين البشري، ما أدى إلى ظهور حالات حساسية لدى بعض المرضى نتيجة اختلاف التركيب بين النوعين.
توظيف البكتيريا في إنتاج الإنسولين
يجري تصنيع الإنسولين باستخدام تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف، حيث يتم إدخال الجينات البشرية في المادة الوراثية لبكتيريا تُعرف ببكتيريا مؤتلفة. هذه البكتيريا قادرة على إنتاج البروتين المشفر بواسطة الجين البشري. خلال هذه العملية، يتم بناء جين الإنسولين البشري في المختبر، ثم يتم إزالة حلقة من الحمض النووي للبكتيريا تُسمى البلازميد، ويدرج الجين البشري داخل البلازميد. بعد ذلك، تعود حلقة البلازميد إلى البكتيريا، وتوضع البكتيريا المؤتلفة في خزانات خاصة بالتخمير، حيث تبدأ هذه البكتيريا في إنتاج الإنسولين، الذي يتم تنقيته لاحقاً للاستخدام العلاجي.
الكائنات المستخدمة في إنتاج الإنسولين
استخدام الكائنات الحية في تصنيع الأدوية البروتينية مستمر، ويشمل ذلك النوع المعروف بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف. ومن الكائنات المستخدمة في تصنيع الإنسولين: بكتيريا الإشريكية القولونية، والتي تتمتع بمعدلات نمو مرتفعة، ومتطلبات نمو بسيطة، مما يجعلها سهلة الاستخدام في المختبر. بالإضافة إلى فطريات الخميرة والنباتات المعدلة وراثياً مثل بذور نبات رشاد أذن الفأر.
أنواع الإنسولين
تتوفر أنماط متنوعة من الإنسولين التي تُستخدم لعلاج مرض السكري، ومنها:
- الإنسولين سريع المفعول، الذي يبدأ مفعوله بعد 15 دقيقة تقريباً من الحقن، ويبلغ ذروته في الدم بعد ساعة ويستمر لمدّة تصل إلى أربع ساعات، ومن أمثلته: إنسولين ليسبرو، وإنسولين أسبارت، وإنسولين غلوليزين.
- الإنسولين قصير المفعول، يعمل بعد حوالي 30 دقيقة من الحقن ويصل إلى ذروته بعد 2-3 ساعات، ومن أمثلته: الإنسولين العادي أو النظامي.
- الإنسولين متوسط المفعول، يبدأ فعاليته بعد 2-4 ساعات من الحقن، ويستمر لمدة تصل إلى 18 ساعة، ومن أمثلته إنسولين NPH.
- الإنسولين طويل المفعول، يبدأ التأثير بعد عدة ساعات ويستمر لمدة 24 ساعة، ويمكن استخدامه مع الإنسولين سريع أو قصير المفعول، ومن أمثلته إنسولين غلارجين وديتيمير وديجلوديك.
- الإنسولين المُستنشَق سريع المفعول، يصل إلى ذروته بعد 15-20 دقيقة ويستمر لمدة 2-3 ساعات، ويستخدم عادةً مع الإنسولين طويل المفعول.
أدوية إضافية مصنّعة بتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف
توجد العديد من الأدوية التي يتم تصنيعها باستخدام تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف، بما في ذلك:
- المضادات الحيوية، مثل البنسلين والسيفالوسبورين، والتي تُعتبر من أكبر المجموعات من حيث الأهمية الاقتصادية.
- عوامل تخثر الدم، مثل العامل الثامن والعامل التاسع، المستخدمة لعلاج مرض الهيموفيليا.
- الهرمونات، مثل هرمون النمو المعروف باسم سوماتروبين وهرمون الإنسولين.
- عوامل النمو، المخصصة للوقاية من العدوى المرتبطة بنقص العدلات ونقص الصفيحات وفقر الدم.
- السيتوكينات، وهي جزيئات تنشط الخلايا المناعية وتتحكم في نموها.
- الإنزيمات، مثل إنزيم دورناز ألفا المستخدم في علاج التليّف الكيسي.
- المطاعيم، مثل مطعوم الإنفلونزا ومطعوم الكبد الوبائي ب.