ЕКОЛОГІЧНА БІОХІМІЯ - Навчальний посібник - В. М. Ісаєнко 2005

Розділ. 11 ЕКОЛОГІЧНА БІОХІМІЯ І БІОТЕХНОЛОГІЯ

11.1.Біотехнологія та медицина

Успіхи біотехнології в медицині пов’язані насамперед із широкомасштабними дослідженнями та швидким їх упровадженням у практику. Медична біотехнологія зародилася, напевно, з початку промислового виробництва пеніциліну в 40-х рр. XX ст. Перший пеніцилін-G (бензилпеніцилін) діяв переважно на грампозитивні бактерії (рис. 11.1).

Рис. 11.1. Структура бензилпеніциліну

Під час виробництва бензилпеніциліну вдалося значно збільшити його вихід завдяки створенню серії мутантів вихідного штаму Реnпісіїlium chiysogenum, а також зміною умов вирощування. Було отримано також нові антибіотики, які активні у випадку грамнегативних бактерій: стрептоміцин, який синтезувався бактеріями родів Actinomycetes, Streptomycetes, і цефалоспорин, що продукувався плісневим грибом Cephalosporium. Ампіцилін є похідним бензилпеніциліну й відрізняється тільки наявністю додаткової аміногрупи в бічному ланцюзі (рис. 112).

Рис. 11.2. Структура ампіциліну

Ампіцилін активний за перорального введення та діє на широке коло бактерій, у тому числі на деякі грамнегативні, що викликають захворювання органів дихання (Haemophilusinfluenzae), травлення (Schigella і Salmonella) та виділення (Escherichia coli і Proteus). Стійким до кислоти є також клоксацилін (рис. 11.3).

Рис. 11.3. Структура клоксациліну

Його часто призначають разом з ампіциліном хворим, у яких виявлено стафілококи.

Іншим прикладом використання інтактних клітин з невідомим геном для виробництва лікарських препаратів є синтез інтерферону культивованими клітинами лімфобластів. Інтерферони ініціюють противірусні реакції, пригнічують проліферацію клітин і модулюють імунну систему.

Мікроорганізми використовують також і на окремих стадіях синтезу лікарських препаратів. Так, наприклад, штам хлібної цвілі Rhizopus arrhizus на початковій стадії синтезу похідного стероїду кортизону здатний гідроксилювати прогестерон.

За технології рекомбінантних ДНК ген лейкоцитарного інтерферону людини вдалося включити в плазміду та клонувати в Escherichia coli. У цю саму бактерію було включено ген фібробластового інтерферону. Вдалося досягнути експресії гена інтерферону людини в клітинах дріжджів.

Технологію рекомбінантних ДНК успішно використано для виробництва інсуліну. На першому етапі відтворюють послідовність ДНК за амінокислотною послідовністю інсуліну, виконуючи окремий синтез генів його А- і В-ланцюга. На S'-кінці кожного з них розміщують кодон метіоніну, а 3'-кінці — термінуючі послідовності. Кожен із генів потім убудовують у ген β-галактозидази плазмід, а їх, у свою чергу, уводять у клітини Escherichia coli. Бактерії вирощують на середовищі з галактозою, що індукує синтез β-галактозидази, а разом з нею — А- і В-ланцюгів інсуліну, приєднаних через залишок метіоніну. Після лізису бактерій та оброблення бромціанідом, який специфічно розщеплює білки по залишку метіоніну, ланцюги інсуліну відокремлюють від β-галактозидази. Потім проводять окиснення ланцюгів і їх об’єднання, у результаті утворюється дволанцюгова молекула інсуліну.