Như các bạn đã biết vi sinh vật là những sinh vật vô cùng nhỏ bé không thể trông
thấy bằng mắt thường. Tuy nhỏ, nhưng chúng lại có ảnh hưởng vô cùng to lớn đến đời
sống của chúng ta.
Với sự phát triển từng bước của ngành vi sinh vật học, sinh học phân tử và di
truyền học, các nhà vi sinh vật học y học đã nghiên cứu, nuôi sống và giữ gìn vi sinh
vật có ích trong những điều kiện tối ưu, nhằm lợi dụng những hoạt động có ý nghĩa của
nó để tạo ra các chế phẩm có ích như: vacxin, kháng sinh, hoocmon,…giúp phòng điều
trị bệnh cho người.
Ngày xưa cũng như ngày nay,có những căn bệnh có lịch sử rất lâu đời, phổ biến và
gây khó khăn,trở ngại cho việc điều trị bằng các dược phẩm hoá học, trong đó có bệnh
tiểu đường.Vậy có biện pháp nào khác giúp đỡ các bệnh nhân này? Câu trả lời là vi sinh
vật.
Đối với bệnh tiểu đường, người ta dùng một loại vi sinh vật để điều trị đó là
Insulin.Câu hỏi đặt ra ở đây là Insulin co tác dụng gì, với những ưu nhược điểm nào.
Sau đây,chúng ta hãy cùng nhau bước vào tìm hiểu các vấn đề này nha!
  
1
GIỚI THIỆU CHUNG
Insulin được 2 nhà sinh lý học người Canada là Fred Banting và Charles Best tìm ra
năm 1921. Quá trình nghiên cứu sản xuất insulin có sự đóng góp rất quan trọng của các
chú chó. Banting và Best đã cắt bỏ tuyến tụy của những chú chó và hậu quả là chúng bị
đái tháo đường. Họ đã cố gắng tinh chiết ra một hormone hóa học từ tụy và chiết xuất
nhiều thành phần từ tiểu đảo Langerhan. Sau đó, những chất này được tiêm vào chú chó
bị đái tháo đường để thử nghiệm và họ nhận thấy bệnh đái tháo đường bị đẩy lùi. Ban
đầu, thuốc tiêm lẫn nhiều tạp chất và thường gây những tai biến nguy hiểm, một đội
ngũ các nhà khoa học đã phối hợp nghiên cứu và tạo ra được tinh chất chiết xuất từ tiểu
đảo Langerhan, bảo đảm đủ độ tinh khiết để thử nghiệm trên người bệnh. Vào 11 tháng
1 năm 1922, Leonard Thomson-14 tuổi đã được điều trị thành công ở bệnh viện
Toronto bằng tinh chất này (insulin). Ông đã sống được đến ngày 20 tháng 4 năm 1935,
thọ được 27 tuổi (sau 13 năm 3 tháng tiêm insulin).
Collip và MacLeod là những người đầu tiên đã dùng chiết xuất từ tiểu đảo

• Từ nguồn gốc động vật
• Từ tụy của bò hay lợn. Ngày nay, insulin được tinh chế bằng
phương pháp sắc kí độ tinh khiết hóa rất cao.
• Insulin người.
3
- Được sản xuất từ insulin động vật qua các phương pháp:
• Bán tổng hợp từ insulin lợn.
• Tái tổ hợp gen: là loại insulin trung tính đơn thành phần, được sản
xuất bằng kỹ thuật tái tổ hợp DNA, sử dụng nấm men làm cơ thể
sinh sản đạt đến độ tinh khiết hóa và chất lượng cao nhất, có cấu
trúc giống hệt insulin tự nhiên của người, do vậy ít tạo kháng thể
và thời gian tác dụng ngắn hơn.
1.2.2 Cấu tạo:
- Là một protein gồm 51 aa tạo thành 2 chuỗi polypeptid. Ở hầu hết các
loài, chuỗi A gồm 21 aa, chuỗi B gồm 30 aa nối nhau bằng 2 cầu nối S-
S(disulfua)
- Trọng lượng phân tử khoảng :5800-6000 Dalton
4
Cấu trúc của phân tử insulin
Hình 1. Cấu trúc của phân tử insulin
Mặc dù trình tự các aaxitamin khác nhau giữa các loài nhưng một số đoạn nhất định của
phân tử có tính bảo tồn cao, các đoạn đó có chứa 3 cầu nối disulfua, cả hai đầu của
chuỗi A và các nhánh bên của đầu COOH của chuỗi B. Sự tương đồng trong tình tự
axitamin dẫn đến cấu trúc 3 chiều của Insulin ở các loài khác nhau rất giống nhau.
Insulin chiết rút từ động vật có hoạt tính sinh học cao hơn các loài khác
5
CẤU TRÚC KHÔNG GIAN CỦA INSULIN
1.2.3 Phân loại:
-Có 4 loại insulin:
• Insulin có tác dung nhanh

thường có cấu trúc không hoàn toàn giống với insulin người, hoạt động
chức năng trong cơ thể kém hơn so với insulin người , khả năng hấp thụ
kém, có thể gây ra những phản ứng phụ. Mặt khác trong quá trình tách
chiết, không thể loại bỏ hết đươc những tác nhân gây bệnh của động vật,
quá trình tách chiết này đòi hỏi kỷ thuật cao, chi phí đắt, không thể sản xuất
với qui mô rộng lớn, giá thành cao.
2.1.2. Nhược điểm quy trình sản xuất Insulin chiết xuất từ động vật:
- Insulin động vật (bò và lợn) có cấu trúc không hoàn toàn giống cấu trúc
Insulin ở người
- Hoạt động chức năng trong cơ thể kém hơn so với insulin của người’
- Khả năng hấp thụ kém
- Có thể gây ra phản ứng miễn dịch trong cơ thể người( gây dị ứng)
7
- Trong quá trình tách chiết, không loại bỏ hết các tác nhân gây bệnh từ
đông vật
- Quá trình tách chiết đòi hỏi kỹ thuật cao
- Chi phí đắt (do cần lượng lớn tụy để sản xuất insulin)
-Không thể sản xuất lượng lớn trên quy mô lớn
-Giá thành cao.
2.2 . Quy trình sử dụng công nghệ AND tái tổ hợp để sản xuất Insulin:
2.2.1. Khái quát về công nghệ AND tái tổ hợp:
- Kỹ thuật AND tái tổ hợp là tập hợp nhiều kỹ thuật để tạo ra một gen hoặc
cả hệ gen ; cải biến cấu trúc của gen, nhằm tạo ra các gen mới rồi chuyển
chúng vào trong tế bào, cơ thể chủ nhằm mục đích sản xuất các sản phẩm
( protein, enzym,…), các tế bào, cơ thể có tính trạng mới theo mong muốn
- Những hiểu biết sâu sắc về các đại phân tử sinh học là cơ sở khoa học của
kỹ thuật gen( kỹ thuật di truyền) mà khởi đầu là kỹ thuật AND tái tổ hợp
- Kỹ thuật AND tái tổ hợp gồm các bước cơ bản sau:
• Tách chiết tạo ra AND, ARN theo mong muốn ( phân lập gen)
• Tạo vector tái tổ hợp ( chuẩn bị vector tách dòng, enzym cắt giới hạn

 Phagơ : phần lớn là phagơ Lamda, có hệ gen chứa vị trí thuận lợi
cho cài các gen khác nhau, giúp các gen này dễ dàng xâm nhập
vào vi khuẩn có khả năng và có khả năng sao chép nhanh.
 Virut của tế bào nhân thực : virut SV40, adenovirut, retrovirut,
virut herpes…được sử dụng trong tách dòng và chuyển gen ở tế
bào động vật, thực vật
9
► Enzym cắt giới hạn: là enzym có khả năng nhận biết một đoạn trình
tự trên phân tử AND và cắt AND ở những điểm đặc hiệu. Đồng thời cắt
gen từ hệ gen nào đó, cắt vector tách dòng hoặc vector tái tổ hợp, tạo điều
kiện gắn các đoạn gen cần thiết.
► Enzym nối Ligasa: là những enzym quan trọng trong tế bào, chúng
xúc tác hình thành các liên kết photphodieste để nối các đoạn axit nucleic
với nhau.
-Có 3 loại enzym nối quan trọng trong Công nghệ di truyền: enzym E.Coli
AND tách chiết từ vi khuẩn E.Coli, enzym T
4
AND và enzym T
4
ARN
tách chiết từ phage T
4
. Ngoài ra, ngày nay người ta còn sử dụng các đoạn
nối (đầu dính - adaptor ) cho các enzym đầu bằng. Adaptor xúc tác nối
các đoạn ADN do các enzym cắt đầu bằng từ đó tạo nên đầu sol. Các
adaptor đặc trưng riêng cho mỗi loại enzym.
Dùng enzym cắt hạn chế từ hai nguồn AND khác nhau, qua khâu
nối trộn lẫn sẽ tạo ra sản phẩm AND tái tổ hợp
2.2.1.3. Biến nạp AND tái tổ hợp vào tế bào chủ và nhân dòng gen:
- Đưa AND tái tổ hợp vào tế bào chủ theo kỹ thuật biến nạp( chuyển trực

nạp ADN vào tế bào nhận, tạo nhiều dòng tế bào vi khuẩn khác nhau.
Chúng được nuôi cây thành những dòng khuẩn lạc vi khuẩn (gồm dòng tế
bào vi khuẩn không nhận được plasmit, dòng nhận được plasmit không có
gen lạ và dòng nhận đúng plasmit tái tổ hợp).
Do đó muốn nhận đúng và tách đúng dòng gen từ thư viện ADN, người ta
sử dụng phương pháp:
- Lai axit nucleic: làm tan tại chỗ các khuẩn lạc vi khuẩn trên giấy
lọc nitrocellulose và ADN thoát ra gắn với mẫu thử axit nucleic có mang
dấu phóng xạ với độ dài hàng trăm nu. Nếu hiện tượng bắt cặp bổ sung xảy
ra có nghĩa là gen đã được chuyển vào tế bào nhận
11
- Phát hiện kiểu hình: đòi hỏi dòng mục tiêu phải có biểu hiện ra ở
dạng protein dễ phát hiện bằng các phép thử.
- Phản ứng miễn nhiễm: khi tế bào nhận được plasmit có gắn đoạn
ADN lạ thì tế bào vi khuẩn mất hoạt tính kháng tetracyclin, do đó khuẩn
lạc chỉ mọc được trên môi trường có ampicilin, không mọc được trên môi
trường có tetrecyclin. Đây là dòng tế bào cần chọn
 Sự biểu hiện của gen được tạo dòng: nói chung gen lạ sau khi
được đưa vào tế bào nhận, muốn gen có biểu hiện tổng hợp protein cần cấu
tạo vector có đủ các yếu tố phiên mã và dịch mã phù hợp trên cơ sở là cơ
chế điều hòa biểu biểu hiện của gen. Các vector này gọi là vector biểu hiện.
2.2.2. Ý nghĩa của sử dụng công nghệ AND tái tổ hợp để sản xuất insulin:
Sản xuất Insulin bằng công nghệ tái tổ hợp là một bước nhảy vọt trong việc
chữa trị bệnh tiểu đường. Ngoài ra một ý nghĩa khá quan trong khi sử dụng
công nghệ này để sản xuất Insulin, đó là hiệu quả kinh tế, khi sử dụng công
nghệ này, giá thành sản phẩm hạ khá nhiều mà chất lượng sản phẩm vẫn bảo
đảm, chính là nhờ ý nghĩa sản xuất sinh khối cao của tế bào nhân tham gia
quy trình con nghệ ADN tái tổ hợp.
2.2.3. Quy trình sản xuất Insulin bằng công nghệ AND tái tổ hợp:
Tổng hợp Insulin người là một quá trình sinh hóa gồm nhiều bước, gồm hai

dung dịch ion Ca hoặc tạo lỗ xung điện.
13
H9 . Tách và biến nạp Plasmic tái tổ hợp vào E.Coli
Sau quá trình biến nạp, cần chọn lọc được những dòng vi khuẩn mang gen mong
muốn. Qúa trình chọn lọc phụ thuộc vào quy trình và gen đánh dấu trên vector
được sử dụng. Thông thường là sử dụng laoij gan kháng sinh Ampixilin hoặc
Tetraxilin để chọn lọc. Sau đó kiểm tra dòng chọn lọc theo nhiều cách khác nhau
bằng cách giải đoạn trình tự nucleotic của đoạn gen cài vào vector tái tổ hợp và
so sánh với trình tự gốc.

Bước 4: Các vi khuẩn chuyển gen sau đó
được đưa vào nồi lên men. Nuôi chúng trong
các nồi lên men với các điều kiện tối ưu. Sử
dụng các phương pháp nuôi cấy liên tục, theo
đó các chất dinh dưỡng liên tục được bổ sung
để đảm bảo sự tăng trưởng của vi khuẩn theo
hàm mũ. Cứ 20 phút lại có hàng triệu vi khuẩ
được nhân lên qua nguyên phân. Như vậy, chỉ
sau một thời gian ngắn, sinh khối sẽ tăng
H10- Qúa trình lên men

Bước 5: Tiền tinh sạch
Sau khi lên men cần tách tế bào và khử trùng nhiệt.
14
- Dùng enzym lizozyme phá vỡ màng tế bào, sau đó dùng hỗn hợp chất tẩy rửa
để tách lớp màng lipit.

Bước 6: Hoạt hoá.
Do hệ thống E.coli có khả năng biểu hiện gen insulin nhưng không có khả
năng hoạt hoá insulin.

Sản xuất insulin dựa trên công nghệ
gene và công nghệ sinh học mang lại rất nhiều lợi ích và tính năng vượt trội hơn
so với việc thu nhận từ động vật. Insulin được sản xuất trên nhiều hệ thống khác
nhau như tế bào E. coli, tế bào Saccharomyces và ngay cả tế bào thực vật, đều có
những thành công đáng kể. Tuy nhiên khi tạo ra insulin trên các hệ thống trên
gặp một số hạn chế. Novo Nordisk là một trong những công ty hàng đầu thế giới
bán insulin với chất lượng đáng tin cậy, công ty này sản xuất insulin thương mại
trên hệ thống tế bào Saccharomyces. Nhóm nghiên cứu của Novo Nordisk tạo
insulin trong hệ thống tế bào nấm men nhưng là Pichia cho thấy hệ thống này có
nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống Saccharomyces.
Hiện nay Trung Tâm Công Nghệ Sinh Học Thành Phố Hồ Chí Minh đang
nghiên cứu tạo ra insulin theo phương pháp này. Đối tượng được chọn để sản
xuất insulin là tế bào nấm men Pichia. Trong giai đoạn đầu nghiên cứu, nhóm
thực hiện tổng hợp gene mã hóa cho insulin. Hiện tại nhóm đang tiến hành nhân
17
dòng gene mã hóa cho insulin trên plasmid mang pBluescript. Plasmid
pBluescript mang gene mã hóa cho insulin sẽ được chuyển nạp vào E. coli. Khi
thành công quá trình nhân dòng gene mã hóa cho insulin, gene mã hóa cho
insulin sẽ được biểu hiện trong tế bào Pichia. Kiểm tra quá trình biểu hiện
protein bằng kháng thể chuyên biệt. Tiến hành thu nhận và tinh sạch protein tái
tổ hợp. Bước đầu kiểm tra hoạt tính insulin trên chuột thí nghiệm.
• Giả insulin :
Cải tiến phương thức hoạt động của insulin trong cơ thể người bằng cách thay đổi
trình tự axitamin của nó và tạo ra chất tương tự. Insulin giả ít kết dính với nhau
hơn và khuếch tán vào máu dễ dàng hơn. Quy trình sản xuất Insulin giả cũng
tương tự như quy trình sản xuất insulin trên
• phương pháp sản xuất của Tập đoàn Eli Lilly: phương pháp sản xuất này biểu
hiện chuỗi A và chuỗi B riêng biệt bằng cách sử dụng Escherichia coli, sau đó
thu chuỗi A và chuỗi B, trộn với nhau in vitro tạo cầu nối disulfur. Phương pháp
này có hiệu quả sản xuất thấp. Do đó, Eli Lilly phát triển một phương pháp cải

3. ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA INSULIN:
Insulin tác dụng nhanh
Ưu điểm:
- Là loại duy nhất dùng trong cấp cứu do tác dụng hạ đường huyết nhanh chóng.
- Có thể trộn lẫn với insulin chậm tùy theo mục đích và nhu cầu điều trị.
- Có thời gian tác dụng ngắn và mạnh để làm giảm đường huyết sau khi ăn.
Nhược điểm : Thời gian tác dụng ngắn nên phải tiêm nhiều lần trong ngày (4 mũi
tiêm dưới da, thực tế không dùng riêng insulin tác dụng nhanh để điều trị mà phải kết
hợp thêm insulin tác dụng bán chậm hoặc chậm).
Insulin tác dụng bán chậm (dịch tiêm đục như sữa)
19
Để làm giảm bớt số lần tiêm trong ngày, người ta đã sản xuất ra loại insulin có tác
dụng dài hơn gồm 2 loại insulin là NPH (Neutral Protamine Hagedorn) hay IZS
(Insulin Zinc Suspension) hay lent để sử dụng trong chế độ điều trị với 2 hay 3 mũi
tiêm trong ngày.
Ưu điểm: của các loại insulin tác dụng trung bình là có nhiều loại với thời gian tác
dụng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu điều trị và sự thuận lợi của bệnh nhân.
Nhược điểm: có thể gây đau khi trộn với insulin nhanh.
Insulin trộn sẵn (dịch tiêm đục như sữa)
Là loại insulin trộn lẫn giữa 2 loại nhanh và trung bình theo tỷ lệ nhất định.
- Có tỷ lệ 30% insulin nhanh và 70% insulin trung bình.
- Có tỷ lệ 50% insulin nhanh và 50% insulin trung bình. Ngoài ra còn tiến hành trộn
theo những tỷ lệ khác mà trong đó loại nhanh chiếm 10- 20- 40%.
Ưu điểm: tiện dùng, phù hợp hơn với sinh lý mà không đòi hỏi phải tự trộn lấy liều
khi dùng riêng từng loại nhanh chậm.
Nhược điểm: vì tỷ lệ pha trộn là cố định nên khó điều chỉnh cho phù hợp với từng
tình huống cụ thể: ăn bữa no nếu tăng liều cả insulin nhanh và chậm sẽ gây hạ đường
huyết muộn. Trong khi lẽ ra chỉ tăng từ 2 đến 6 đơn vị loại insulin nhanh.
Insulin tác dụng chậm (dịch tiêm đục như sữa)
Ưu điểm: Chỉ cần một mũi tiêm có tác dụng trong cả 24 giờ trong ngày.

•Insulin màu trong chuyển sang đục.
•Quá hạn sử dụng.
•Insulin đã đông cứng hoặc tiếp xúc với nhiệt độ cao.
•Có đóng cục hay lợn cợn trong insulin.
•Thấy có cặn insulin bên trong lọ và không tan ra được khi lắc (tròn) nhẹ lọ.
21
•Lọ đã mở quá 1 tháng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
KẾT LUẬN:
Khả năng ứng dụng của vi sinh vật trong y tế là vô cùng vô tận.những khám phá
của con người về vi sinh vật đã mang lại những lợi ích to lớn, tạo ra những chế
phẩm hỗ trợ đặc biệt và cải thiện sức khoẻ con người.Từ đó cho thấy nhu cầu sản
xuất Insulin bằng vi sinh vật ngày càng tăng,nó thay thế cho các cách tổng hợp
Insullin truyền thống là lấy từ tế bào động vật.Biện pháp này làm giảm chi phí rất
nhiều so với phương pháp cũ, đồng thời lại thân thiện với môi trường
KIẾN NGHỊ:
Khuyến khích ứng dụng,phát triển công nghệ sản xuất insulin bằng vi sinh vật:
1.Nhà nước nên đầu tư hợp lý các chi phí cho các công trình nghiên cứu.
2.Thường xuyên mở các hội thảo để cùng thảo luận và đưa ra ý kiến cũng như các
phương phap hiệu quả hơn.
3.Truyền thông để mọi người biết đến để có cách thực hiện và điều trị phù hợp nhất.
4.ngày càng tự hoàn thiện chất lượng cũng như giá thành để mọi tầng lớp có thể sử
dụng.
5.Tăng cường hợp tác với các cơ quan nước ngoài để áp dụng và chuyển giao nhanh
công nghệ cũng như kết quả nghên cứu.
22
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1- />2- />file=article&name=News&sid=1149
3- />4- />cong-nghe-san-xuat-insulin-tren-the-gioi
5- />23