Rekombinante Herstellung von Insulin

Präsentation zum Thema: "Rekombinante Herstellung von Insulin"—  Präsentation transkript:

1 Rekombinante Herstellung von Insulin
Großtechnischen Expression Luisa Riedel

2 Human Insulin zwei Polypeptiden: A-Kette- 21 und B-Kette- 30 AS
Disulfidbrücken- zw. Cystein-Bausteinen und innerhalb A-Kette Sekundärstruktur: schraubenförmig, A-Kette zwei α-Helices, B-Kette wickelt ca. 40% zu α-Helix

3 Diabetes Diabetes-Typ-I Diabetes-Typ-II
Keine Insulinsekretion aus den B-Zellen „Insulin-Resistenz“ Altersdiabetes

4 Gewinnung von Insulin Insulinherstellung aus Tierinsulin
Chemische Synthese Gentechnische Herstellung

5 Gewinnung aus Tierinsulin

6 Chemische Synthese 223 Reaktionsschritte Keine industrielle Nutzung
AS nacheinander verknüpft Nicht optimalen Schutzgruppenstrategien Entschützungsschritt: Na/NH3 (potenzieller Kettenbrüche, Entschwefelung Cysteinreste) Verbindung beiden Ketten zufällig maximal % Ausbeute

7 Gentechnische Herstellung von Humaninsulin
Expression der beiden Insulin-Ketten in unterschiedlichen E.coli Stämmen Expression von Proinsulin in E.coli Stämmen Anlehnung an Insulin-Biosynthese Primärprodukt = Prä-Proinsulin Expression von Mini-Proinsulin in Sacharomyces cerevisiae

8 Großtechnische Expression- E. coli
Basisreinigung Hochreinigung

9 Verlauf der Fermentationsparameter
Fusionsprotein- intrazellulär als unlöslicher Einschlusskörper Wachstumsphase: Fed-Batch- Betrieb Insulin Produktion chemisch induziert nach ca. 24 h Ernte

10 Insulin-Produktion mit Saccharomyces cerevisiae
Fermentationsparameter während Startphase Stationäre Bedingungen nach ca. 72h erreicht Kultursuspension kontinuierlich aus Fermenter abgezogen kontinuierliche Betriebsweise ca. drei Wochen

11 Take Home Methode Verfahren Vorteile Nachteile Tier Insulin
Aus Pankreas extrahiert Bis dahin Typ-1-Diabetes = Todesurteil Aufwendig, allergische Reaktionen Chemische Synthese Bildung vollsynthetisch Keine allergischen Reaktionen <200 Synthesestufe, Ausbeute gering Rekombinante (2 Ketten) Ketten Einbau + Synthese getrennt Gewinnung einfacher+ preiswerter, unbegrenzte, größere Menge, Keine Antikörperbildung, keine allergischen Reaktionen, Sehr geringe Gefahr von Infektionskrankheiten, Höhere Wirksamkeit (Schlüssel-Schloss-Prinzip zu 100% erfüllt) Rekombinante (1 Kette) Herstellung eines Fusionsproteins Rückfaltung (Prä-Proinsulin) Abspaltung der Prä-Sequenz Spaltung der Proteinkette Hefe Miniproinsulin: Signalsequenz Ausschleusung + enzymatische Spaltstelle sekretiert Insulin-Vorläufer -ersetzt Zellaufschluss Disulfidketten im Kultivierungsmedium korrekt geknüpft- Verzicht auf Faltungsschritt

12 Quellen Sahm, H., Antranikian, G., Stahmann, K.-P., & Takors, R. (2012). Industrielle Mikrobiologie. Springer Spektrum . Schüler, J. (2015). Die Biotechnologie-Industrie. Darmstadt : Springer Spektrum. diabetiker-produziert.html stoffe/hormone/insulinsynanim.vscml.html teil1/Meissner_Insulin%20Biosynthese%20Sekretion.pdf