Insulin và công nghệ sản xuất insulin trên thế giới
Người ta đã nhận thấy rằng bệnh tiểu đường là một trong những căn bệnh đe dọa nghiêm
trọng tới sức khoẻ của con người.Trên thế giới, con số những người mắc bệnh tiểu đường
ước tính khoảng từ 151 triệu đến 171 triệu (năm 2000), và dự kiến con số này sẽ là 221
triệu (năm 2010), năm 2030 sẽ lên đến 366 triệu người. Và đương nhiên, việc gia tăng
con số những người mắc bệnh tiểu đường sẽ kéo theo sự gia tăng các biến chứng của căn
bệnh này như thần kinh, xơ vữa động mạch… Theo ước tính, số người tử vong trên thế
giới do bệnh tiểu đường trong năm 2000 là 2,9 triệu và con số này sẽ còn tiếp tục gia
tăng. Trong đó, tiểu đường type 2 chiếm khoảng hơn 90% tổng số ca bệnh. Điều đó đòi
hỏi phải tìm ra những hướng tiệp cận mới cho việc ngăn ngừa và điều trị căn bệnh này.
Bệnh tiểu đường là một căn bệnh chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Tiểu đường gây ra do
tác động phức tạp giữa gene và các yếu tố môi trường, từ đó dẫn tới sự bất bình thường
trong quá trình điều hoà lượng glucose trong cơ thể liên quan tới những vấn đề về
hormone insulin.
Insulin là một hormone được tiết ra bởi tế bào beta trong đảo Langerhans của tuyến tụy
khi động vật tiêu ăn thức ăn, đây là hormone quan trọng nhất cho quá trình lưu trữ, sử
dụng đường, acid amin và acid béo và duy trì lượng đường trong máu. Hàm lượng đường
trong máu (hay còn gọi là hàm lượng glucose trong máu) là nguồn năng lượng thiết yếu
cho cơ thể. Nếu lượng đường trong máu không duy trì ở mức bình thường có thể gây ra
những căn bệnh nguy hiểm. Hàm lượng đường trong máu tăng có thể gây ra sự bài tiết
đường qua nước tiểu, kết quả là bị mất glucose, hiện tượng này còn gọi là bệnh tiểu
đường. Nếu tình trạng này tiếp diễn trong thời gian dài, sẽ gây ra những biến chứng nguy
hiểm trong mô, các cơ quan của cơ thể. Mặt khác, hàm lượng đường trong máu giảm dẫn
đến năng lượng cung cấp cho cơ thể bị thiếu hụt gây nguy hiểm cho sự duy trì cơ thể
sống.
Hàm lượng đường trong máu được duy trì ở mức bình thường là do sự cân bằng giữa các
yếu tố làm tăng lượng đường trong máu (như glucagon, hormone, cortisol,
catecholamine) với các yếu tố làm giảm lượng đường trong máu. Insulin là hormone duy
nhất có thể làm giảm lượng đường trong máu. Do đó, khi khả năng tiết hormone này
giảm đi (do một số nguyên nhân) thì insulin không cung cấp đủ cho cơ thể gây ra bệnh
tiểu đường phụ thuộc insulin (Insulin-Dependent Diabetes Mellitus - IDDM), còn gọi là

xuất bằng kỹ thuật di truyền đầu tiên tạiCông ty Genetech (Hoa Kỳ) và sản phẩm này
được đưa ra thị trường vào năm 1982. Trong lịch sử, đây cũng là lần đầu tiên các nhà
nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học vào dược phẩm thành công.
2
Về sau, nhiều phương pháp sản xuất insulin tái tổ hợp đã được phát triển. Ví dụ: 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 tiến hơn, phương pháp này biểu hiện
proinsulin thay vì biểu hiện chuỗi A và B riêng biệt như phương pháp cũ, tạo cầu nối
disulfur in vitro, sau đó phân cắt peptide C khỏi hai chuỗi A và B bằng trypsin và
carboxypeptidase, tạo thành insulin.
Hình 2. Sản xuất insulin tái tổ hợp với chuỗi A và chuỗi B riêng biệt
Một phương pháp khác được phát triển bởi tập đoàn Novo Nordisk, phương pháp này
biểu hiện miniproinsulin bao gồm chuỗi B và chuỗi A nối với nhau bằng 2 acid amin,
được biểu hiện trong nấm men, sau đó xử lý miniproinsulin in vitro bằng trypsin tạo
thành insulin. Phương pháp này có nhiều thuận lợi như cầu nối disulfur được hình thành
trong quá trình biểu hiện và quá trình tiết miniproinsulin, và miniproinsulin này được
tách chiết và tinh sạch dễ dàng do được tiết thẳng ra môi trường nuôi cấy.
Hiện tại, người ta vẫn tiếp tục phát triển những phương pháp sản xuất insulin tái tổ hợp.
Công ty Hoechst đã đưa ra một phuơng pháp sản xuất insulin bao gồm: biểu hiện một
dạng dẫn xuất mới của insulin hoặc biểu hiện preproinsulin trong E. coli; tạo các cầu nối
disulfur invitro; sau đó, xử lý bằng lysylendopeptidase hoặc clostripain/carboxypeptidase
B; cuối cùng tạo ra insulin.
3
Mới đây nhất, Công ty Bio-Technology General đã đưa ra một phương pháp mới. Trong
phương pháp này, một dạng protein dung hợp (fusion protein) bao gồm superoxide
dismutase (SOD) gắn với proinsulin được biểu hiện trong tế bào E. coli. Bằng cách này,
hiệu suất của quá trình biểu hiện protein và hiệu quả của quá trình hình thành các cầu
nốii. Sau đó, proinsulin được chuyển thành insulin nhờ xử lý với trypsin và