Основы биоэтики

В настоящее время в мире, по данным Всемирной организации здравоохранения, насчитывается около 110 млн людей, страдающих диабетом. И эта цифра в ближайшие 25 лет может удвоиться. Диабет – тяжелое заболевание, которое вызывается нарушением работы поджелудочной железы, вырабатывающей гормон инсулин, необходимый для нормальной утилизации содержащихся в пище углеводов. На начальных стадиях развития болезни достаточно использовать меры профилактики, регулярно следить за уровнем сахара в крови, просто потреблять меньше сладкого. Однако приблизительно для 10 млн пациентов показана инсулиновая терапия: они вынуждены ежедневно вводить в кровь препараты этого гормона. Начиная с 20-х гг. прошлого века, для этих целей использовали инсулин, выделенный из поджелудочных желез свиней и телят. Животный инсулин в значительной степени аналогичен человеческому, однако между ними имеются и определенные отличия. Так, в молекуле инсулина свиньи в противовес человеческому в одной из цепей аминокислота треонин замещена аланином. Считается, что эти небольшие различия могут вызывать у отдельных пациентов серьезные осложнения (нарушение работы почек, расстройство зрения, аллергию). Кроме того, несмотря на высокую степень очистки, не исключена вероятность переноса вирусов от животных к людям. И, наконец, число больных диабетом растет так быстро, что обеспечить всех нуждающихся животным инсулином уже не представляется возможным. Заметим также, что это весьма дорогое лекарство.

Разработка технологии производства искусственного инсулина является поистине триумфом генетики. Сначала Ф. Сэнгер в 1955 г. с помощью специальных методов определил строение молекулы этого гормона, состав и последовательность аминокислот в ней. В 1963 г. молекулу инсулина синтезировали с помощью биохимических методов. Однако осуществить в промышленном масштабе столь дорогостоящий и сложный синтез, включающий 170 химических реакций, оказалось сложно.

Поэтому упор в дальнейших исследованиях был сделан на разработку технологии биологического синтеза гормона в клетках микроорганизмов, для чего использовали весь арсенал методов генетической инженерии. Зная последовательность аминокислот в молекуле инсулина, ученые рассчитали, какой должна быть последовательность нуклеотидов в гене, кодирующем этот белок, чтобы получилась нужная последовательность аминокислот. «Собрали» молекулу ДНК из отдельных нуклеотидов в соответствии с определенной последовательностью, «добавили» к ней регуляторные элементы, необходимые для экспрессии гена в прокариотическом организме Exoli, и встроили данную конструкцию в генетический материал этого микроба. В результате бактерия смогла вырабатывать две цепи молекулы инсулина, которые можно было в дальнейшем соединить с помощью химической реакции и получить полную молекулу инсулина.

Наконец, ученым удалось осуществить в клетках E.coli биосинтез молекулы проинсулина, а не только ее отдельных цепей. Молекула проинсулина после биосинтеза способна соответствующим образом преобразовываться (формируются дисульфидные связи между цепями А и В), превращаясь в молекулу инсулина. Эта технология имеет серьезные преимущества, поскольку различные этапы экстракции и выделения гормона сведены к минимуму. При разработке такой технологии была выделена информационная РНК проинсулина. Затем, используя ее в качестве матрицы, с помощью фермента обратной транскриптазы синтезировали комплиментарную ей молекулу ДНК, которая представляла собой практически точную копию натурального гена инсулина. После пришивания к гену необходимых регуляторных элементов и переноса конструкции в генетический материал Exoli стало возможным производить инсулин на микробиологической фабрике, по сути, в неограниченных количествах. Его испытания показали практически полную идентичность натуральному инсулину человека. Он намного дешевле препаратов животного инсулина, не вызывает осложнений.