السكري هو مرض مزمن يحدث عندما يعجز الجسم عن إنتاج الإنسولين أو عن استخدامه بشكل فعّال، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات السكر في الدم, ويُعد الإنسولين هو العلاج الأساسي لمرضى السكري من النوع الأول، وفي كثير من حالات النوع الثاني كذلك ومع التقدم العلمي أصبح بالإمكان إنتاج الإنسولين بكميات كبيرة وبطريقة أكثر أمانًا وكفاءة من خلال استخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا.
ما هو الإنسولين البكتيري؟
الإنسولين البكتيري هو نوع من الانسولين يُنتج باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية،حيث يتم إدخال الجين المسؤول عن إنتاج الإنسولين البشري في خلايا بكتيريا (الإيشريشية القولونية) , و تقوم هذه الكائنات بعد ذلك بإنتاج الإنسولين، الذي يُجمع وينقّى ليكون صالحًا للاستخدام البشري.
خطوات إنتاج الإنسولين البكتيري:
استخلاص الجين البشري المسؤول عن إنتاج الإنسولين.-1
.( صغير في البكتيريا DNAوهو جزيء ) إدخاله في بلازميد-2
.(E. coli مثل ) نقل البلازميد إلى خلايا بكتيرية-3
تحفيز البكتيريا على إنتاج الإنسولين داخل بيئة مخبرية.-4
استخلاص الإنسولين وتنقيته ليصبح جاهزًا للاستخدام الطبي.-5
خطوات استخلاص الجين البشري المسؤول عن إنتاج الإنسولين:
أ- الحصول على خلايا بشرية مناسبة:
يُفضل استخدام خلايا من البنكرياس (خلايا بيتا)، أو خلايا دم تحتوي على نواة
: (DNA) استخلاص الحمض النووي ب-
من نواة الخلية DNA تُستخدم مواد كيميائية ومذيبات مثل البروتيناز لاستخلاص الـ
ج- تحديد الجين المطلوب (جين الإنسولين):
(Primers) يُستخدم تسلسل الجين المعروف مسبقًا وتصميم بادئات
: (PCR) تضخيم الجين باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل د-
للحصول على نسخ كثيرة من جين الإنسولين PCR تُستخدم تقنية
تنقية ناتج (تفاعل البلمرة المتسلسل ): ه-
تُستخدم تقنيات ترشيح أو ترسيب لفصل جين الإنسولين عن باقي المكونات
و- اختبار صحة الجين:
يمكن التأكد من أن الجين هو المطلوب باستخدام الهجرة الكهربائية
ومقارنته بحجم الجين المتوقع (Gel Electrophoresis)
فوائد الإنسولين البكتيري:
مطابق للإنسولين البشري من حيث التركيب..1
أكثر أمانًا مقارنة بالأنواع القديمة المستخرجة من الحيوانات (مثل الأبقار والخنازير)..2
قليل التكلفة نسبيًا عند إنتاجه على نطاق واسع..3
يقلل من ردود الفعل التحسسية التي كانت تظهر مع الإنسولين الحيواني..4
يسهم في تحسين جودة حياة مرضى السكري من خلال توفير علاج فعال وسريع..5
تأثيره على مرضى السكري:
بفضل الإنسولين البكتيري، أصبح بإمكان ملايين المرضى حول العالم التحكم في مستويات السكر في الدم وتجنّب مضاعفات خطيرة مثل:
مشاكل القلب والأوعية الدموية
تلف الأعصاب
الفشل الكلوي
فقدان البصر
سلالات بكتيريا الإيشريشيه القولونية المنتجة للأنسولين :
عند إنتاج الإنسولين البشري باستخدام البكتيريا تُستخدم سلالات خاصة من بكتيريا ايشريشيا القولونية تم تعديلها وراثيًا لتكون مناسبة لهذا الغرض الحيوي ,ليست كل سلالات صالحة أو فعّالة للإنتاج الصناعي، بل هناك أنواع مختارة بدقة لأسباب تتعلق بالكفاءة والسلامة وسهولة التعامل معها في ظروف المختبر وهذه السلالات هي :
🙂 E. coli K-121- (
أ- أكثر سلالة استخدامًا في التطبيقات الجينية الحيوية
ب- تُعد آمنة وغير ممرِضة
ج- سهلة التعديل الوراثي
د- لا تحتوي على البلازميدات أو الجينات التي تسبب الأمراض
ه- تُستخدم كنظام تعبيري شائع لإنتاج البروتينات البشرية
: )E. coli DH5α -(2
K-12 أ- مشتقة من سلالة
ب- مصممة خصيصًا لتكون فعّالة في استقبال البلازميدات (الناقلات الوراثية)
ج- تتميز بقدرتها العالية على الحفاظ على البلازميدات المستنسخة دون أن تتحلل
د- تستخدم كثيرًا في مراحل نسخ الجينات قبل التعبير عنها
: )E. coli BL21((DE3)3-
أ- مصممة خصيصًا للإنتاج الفعّال للبروتينات
T7 الذي يُستخدم لتفعيل نسخ الجينات تحت سيطرة T7 promoter ب- تحتوي على محفز
ج- تُستخدم على نطاق واسع في مراحل التعبير عن الجينات، أي إنتاج كميات كبيرة من الإنسولين
د- تتحمل ظروف الإنتاج الصناعي
: )E. coli JM109- (4
K-12 أ- مشتقة من سلالة
ب- تستخدم بشكل شائع في استنساخ الجينات، لكنها أقل شيوعًا من
في إنتاج الإنسولين نفسه DH5α
ايشريشيا القولونية في إنتاج الإنسولين؟ لماذا تُفضل
1- سريعة النمو
2- من السهل تعديلها وراثيًا
3- تكلفة زراعتها منخفضة
4- يمكنها إنتاج كميات كبيرة من البروتين في وقت قصير
توجد معرفة واسعة ومتقدمة حول جينومها -5
خلاصة :
الإنسولين البكتيري هو أحد أعظم إنجازات الطب الحيوي، حيث ساهم في إنقاذ حياة الملايين وتوفير علاج آمن وفعال لمرضى السكري, وهو مثال حيّ على كيف يمكن للعلم أن يسخّر التكنولوجيا لخدمة الإنسان وتحسين حياته.
)E. coli K-12) ، (E. coli DH5α) ، (E. coli BL21 (DE3)), (E. coli JM109) ان هذه السلالات
هي السلالات هي الأكثر استخدامًا في إنتاج الإنسولين البشري المؤتلف، كل واحدة منها لها دور محدد في سلسلة الإنتاج، من استنساخ الجين إلى التعبير البروتيني وتنقية المنتج النهائي.
