PHẦN III
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CHỦ YẾU
CỦA CÔNG NGHỆ GEN
CHƯƠNG VIII
ỨNG DỤNG KỸ CÔNG NGHỆ
GEN TRONG Y HỌC VÀ CHẨN
ĐOÁN

I. Kỹ thuật gen trong sản xuất chế
phẩm sinh học
1. Sản xuất insulin tái tổ hợp
1.1 Lược sử nghiên cứu insulin
-
Do các tế bào beta của tuyến tụy sản
xuất, đóng vai trò chuyển hóa đường
-
Bệnh tiểu đường (Diabetes) do thiếu hụt
insulin.
-
Từ năm 1922 đã tách chiết insulin từ tụy
bò và lợn để điều trị tiểu đường

-
Cấu trúc phân tử insulin người được phát
hiện vào năm 1926. Năm 1955 Sanger và
cộng sự đã giải trình tự và sắp xếp acid
amin
-
1963-1965 đã tổng hợp nhân tạo bằng
con đường hóa học ⇒ đắt, không phù hợp

to produce
Contains a signal
sequence
+ A,B, C sections of
protein
Signal sequence is
removed after targeting
to RER
Translation continues
on RER (forming
proinsulin)
Removal of 33 amino
acids at Golgi
and S-S joining of A
and B chains to form
insulin

Insulin
Insulin is made up of 2 chains = 51 amino acids total
A chain = 21 amino acids
B chain = 30 amino acids

In reality both chains are present in
the same protein

1.3 Công nghệ sản xuất insulin tái
tổ hợp
Nguyên lý chung bao gồm:
-
Tách chiết và tính sạch RNA thông tin mã

Mix the recombinant plasmid with
bacteria.
Screening bacterial cells to learn which contain the human insulin gene is the
hard part.

Route to the Production by Bacteria of Human Insulin
A fermentor used to grow
recombinant bacteria.
This is the step when gene cloning takes place.
The single recombinant plasmid replicates within a cell.
Then the single cell with many recombinant plasmids produces trillions of
like cells with recombinant plasmid – and the human insulin gene.
One cell with the
recombinant plasmid

Route to the Production by Bacteria of Human Insulin
The final steps are to collect the bacteria, break open the cells, and purify the
insulin protein expressed from the recombinant human insulin gene.

Route to the
Production by
Bacteria of
Human Insulin
Overview of gene
cloning.
Cloning animati
on

2. Sản xuất hormon sinh trưởng tái
tổ hợp

HGH promotes overall body growth
by increasing amino acid uptake by cells, protein synthesis and fat
utilization for energy
Insufficient production of HGH by the pituitary gland = dwarfism
–
Chubby face
–
“Baby fat” around waist
–
Unusual body properties as an adult
–
~ 4 feet tall only
–
IQ = Normal
HGH helps undersized children reach their normal height and size
/>
2.2 Cấu trúc gen mã hóa hormon
sinh trưởng người
•
Họ gen có 5 gen mã hóa, nằm trên cánh dài
NST thứ 17, kích thước 66 kb
•
Gen mã hóa hGH bị đột biến hoặc rối loạn, dẫn
đến thiếu hụt hormon sinh trưởng, gây hội
chứng lùn bẩm sinh
•
Gen hGH có đoạn trình tự mã hóa chuổi peptid
tín hiệu không tương thích promoter của E.coli,
do đó biểu hiện gen hGH tái tổ hợp trong E.coli
rất yếu hoặc không hoạt động

If adult suffers with hypopituitarism,
HGH therapy is also available
as normally payable under an insurance policy.

Pre-recombinant era of HGH
production
HGH could be purified from cadaver (tử thi) pituitary glands
8 cadavers/year for 8 – 10 years per patient
Creutzfeldt-Jacob Disease (CJD) is one of the risk of using brain tissue
24 cases reported by 1993 in France from cadaver HGH

Protropin (Genentech) and
Humatrope (Eli Lilly)
Native human GH contains signal peptide
needed to direct nascent polypeptide to RER in
eukaryotes
Signal peptide is bad for E.coli
(it can not synthetize this protein)
Signal sequence removed be EcoRI cleavage
Coding sequence for first 24 aa also lost in the
process of removal
24 amino acids added back by synthetic DNA linker
Expressed in E. coli successfully
hGH therapy is very expensive, costing anywhere from $800 to $2,500 a month

3. Sản xuất interferon tái tổ hợp
3.1 Lược sử nghiên cứu interferon
- Năm 1930, phát hiện gia súc nhiễm bệnh do một
loại virus này, ít bị nhiễm loại virus khác. Isaacs
và Linderman (1957) khi nuôi cấy phôi gà đã