خطوات تصنيع الأنسولين البشري: رحلة شاملة من المختبر إلى المريض، تشمل التقنيات الحيوية والهندسة الوراثية

خطوات تصنيع الأنسولين البشري:

يُعدّ الأنسولين البشري من أهم الاكتشافات الطبية في القرن العشرين، حيث أنقذ حياة ملايين الأشخاص المصابين بداء السكري. ولكن كيف يتم إنتاج هذا الهرمون الحيوي؟ في هذا الموضوع، سنتناول بالتفصيل خطوات تصنيع الأنسولين البشري، بدءًا من عزل الجين المسؤول عن إنتاجه وحتى الحصول على المنتج النهائي الذي يُستخدم في العلاج.

1. عزل جين الأنسولين البشري:

• استخراج الحمض النووي:

1. يُستخرج الحمض النووي من الخلايا البشرية، مثل خلايا الدم البيضاء، باستخدام تقنيات استخلاص الحمض النووي القياسية.
2. تعتمد هذه التقنيات على تكسير الخلايا وتحطيم الأغشية الخلوية لفصل الحمض النووي عن المكونات الخلوية الأخرى.

• تحديد وعزل جين الأنسولين:

1. يُحدد جين الأنسولين باستخدام تقنيات مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، الذي يُستخدم لتضخيم جزء معين من الحمض النووي، وهو جين الأنسولين في هذه الحالة.
2. تُستخدم إنزيمات القطع المحددة، وهي إنزيمات تقطع الحمض النووي في تسلسلات محددة، لعزل جين الأنسولين عن بقية الحمض النووي.

2. إدخال جين الأنسولين في ناقل:

• إعداد الناقل:

1. يُختار الناقل المناسب، وهو عادةً بلازميد بكتيري، ويُقطع باستخدام نفس إنزيم القطع المحددة الذي استُخدم لعزل جين الأنسولين.
2. يُفتح البلازميد، مما يسمح بإدخال جين الأنسولين.

• ربط جين الأنسولين بالناقل:

1. يُدمج جين الأنسولين المعزول في البلازميد المفتوح باستخدام إنزيم الليجيز، وهو إنزيم يربط قطع الحمض النووي معًا.
2. تُنتج هذه العملية بلازميدًا مؤتلفًا يحتوي على جين الأنسولين البشري.

3. إدخال الناقل في الخلية المضيفة:

• تحويل الخلايا المضيفة: تُدخل البلازميدات المؤتلفة إلى داخل الخلايا المضيفة، مثل بكتيريا الإشريكية القولونية، باستخدام تقنيات مثل التحول الكهربائي أو المعالجة الكيميائية.
• التحول الكهربائي: يُستخدم مجال كهربائي لجعل أغشية الخلايا أكثر نفاذية، مما يسمح للبلازميدات بالدخول.
• المعالجة الكيميائية: تُستخدم مواد كيميائية لجعل أغشية الخلايا أكثر نفاذية.
• اختيار الخلايا المحولة:

1. تُزرع الخلايا المضيفة على وسط انتقائي يحتوي على مضاد حيوي.
2. تنمو فقط الخلايا التي تحتوي على البلازميد المؤتلف، لأن البلازميد يحمل جين مقاومة للمضاد الحيوي.

4. زراعة الخلايا المضيفة:

• المفاعلات الحيوية:

1. تُزرع الخلايا المضيفة المحولة في مفاعلات حيوية كبيرة، وهي أجهزة توفر الظروف المثالية لنمو الخلايا وإنتاج الأنسولين.
2. تُضبط درجة الحرارة ودرجة الحموضة ومستويات الأكسجين والمغذيات بعناية لضمان النمو الأمثل للخلايا.

• إنتاج الأنسولين:

1. تُنتج الخلايا المضيفة الأنسولين البشري، الذي يُفرز في وسط الزراعة.
2. يتم إنتاج الأنسولين داخل الخلايا أيضاً، وذلك حسب نوع البكتيريا المستخدم.

5. استخلاص وتنقية الأنسولين:

• استخلاص الأنسولين: يُستخلص الأنسولين من وسط الزراعة باستخدام تقنيات مثل الترشيح والترسيب.
• تنقية الأنسولين:

1. يُجرى تنقية الأنسولين باستخدام تقنيات مثل الترشيح اللوني، الذي يفصل الأنسولين عن الشوائب الأخرى بناءً على خصائصه الكيميائية.
2. يتم استخدام طرق أخرى للتنقية، مثل التبلور.

• التأكد من جودة الأنسولين: تُجرى اختبارات الجودة للتأكد من نقاء وفعالية الأنسولين المنتج.

6. تحويل الأنسولين إلى الشكل النهائي:

• صياغة الأنسولين:

1. يُحول الأنسولين النقي إلى الشكل النهائي المناسب للاستخدام الطبي، مثل المحاليل أو المعلقات، باستخدام مواد مساعدة مثل المواد الحافظة والمثبتة.
2. تُعبأ المحاليل والمعلقات في قوارير أو أقلام حقن.

• اختبارات الجودة النهائية: تُجرى اختبارات الجودة النهائية للتأكد من سلامة وفعالية الأنسولين المنتج قبل توزيعه.

ملاحظات إضافية:

• تتطور تقنيات تصنيع الأنسولين البشري باستمرار، وتُستخدم تقنيات جديدة لتحسين الكفاءة والجودة.
• يُجرى بحث مكثف لتطوير أنواع جديدة من الأنسولين البشري ذات خصائص محسنة، مثل الأنسولين ذي المفعول الأطول أو الأسرع.
• يتم استخدام أنواع أخرى من الكائنات الحية لإنتاج الأنسولين، مثل الخميرة.