Šiame tinklaraščio įraše nagrinėjama, kaip buvo sukurta insulino gamybos technologija naudojant E. coli ir kokį indėlį ji daro žmonių sveikatai.
Biologija yra mokslas, analizuojantis visus gyvus organizmus ir biologinius reiškinius gamtoje bei moksliškai nustatantis jų priežastis. Tai plati disciplina, kuria siekiama suprasti visų gyvybės formų, įskaitant gyvūnus, augalus ir mikroorganizmus, struktūrą, funkcijas ir ekologinę sąveiką, taip tyrinėjant pagrindinius gyvybės principus. Tačiau pagrindinis biologijos tikslas – analizuoti, kaip šiuos tyrimų rezultatus galima pritaikyti žmonėms. Pavyzdžiui, tirti tam tikrų augalų komponentus, turinčius priešvėžinį poveikį, arba kurti žmonių ligų gydymo būdus, panaudojant tam tikrų gyvūnų genetines savybes. Vienas iš pagrindinių biologijos tikslų – gerinti žmonių sveikatą ir gyvenimo kokybę taikant tokias programas.
Biotechnologija yra disciplina, kuri išsivystė remiantis šiais tikslais ir yra susijusi su biologija. Biotechnologija yra disciplina, kuri remiasi pagrindinėmis molekulinės biologijos ir genetikos žiniomis, siekdama dirbtinai manipuliuoti gyvų organizmų savybėmis ir pasiekti praktinių rezultatų. Nors biotechnologija vis dar yra vystymosi stadijoje, ji sulaukia dėmesio dėl savo potencialo įgyvendinti žmonijos amžinas svajones, įskaitant amžiną jaunystę, pasitelkiant įvairius tyrimus ir technologinę pažangą. Pavyzdžiui, tokie metodai kaip senėjimo proceso ląstelėse slopinimas arba ligų prevencija taikant genų terapiją, koreguojant specifinius genus, demonstruoja šį potencialą.
Biotechnologija iš tiesų jau yra gana arti mūsų, lengvai randama kasdieniame gyvenime. Biotechnologijos principai taikomi net tradiciniuose fermentuotuose maisto produktuose, tokiuose kaip alkoholio gamyba naudojant mieles ar kimči fermentacija. Šiandien jos taikymo sritis dar labiau išsiplėtė ir apima sveikatos papildus, naudojant pieno rūgšties bakterijas, bei mikroorganizmų panaudojimą aplinkos valymui. Tai rodo, kad biotechnologija neapsiriboja vien laboratorijomis, bet tiesiogiai veikia įvairius mūsų gyvenimo aspektus.
Šį kartą pristatome insulino gamybos metodą, naudojant E. coli, dažnai vadinamą „biotechnologijos“ pradininke tiek akademinėje, tiek pramoninėje srityje. Atrasta ankstyvosiose biotechnologijų tyrimų stadijose, ši technologija yra pagrindinis biotechnologijų praktiškumo pavyzdys. Ji reikšmingai prisidėjo prie žmonių sveikatos, ypač sudarydama sąlygas masinei insulino, kuris yra būtinas diabetu sergantiems pacientams, gamybai. Per šventes, kai susirenka šeimos, galima pamatyti diabetu sergantį pacientą, leidžiantį insulino injekciją. Šis veiksmas turi daugiau nei paprastą sveikatos priežiūrą. Be insulino injekcijų cukraus kiekis kraujyje gali smarkiai padidėti, todėl insulinas yra gyvybiškai svarbus elementas diabetu sergančių pacientų gyvybei palaikyti. Tad kodėl tiksliai diabetu sergantiems pacientams reikia insulino injekcijų ir kodėl biotechnologijomis pagrįsta insulino gamyba yra tokia svarbi?
Žmogaus kūnas funkcionuoja sudėtinga hormonų sąveika. Hormonai yra fiziologinės reguliavimo medžiagos, kurios skatina arba slopina tam tikrus veiksmus. Kai trūksta maistinių medžiagų, jie išskiria stimuliuojančius hormonus; kai jų per daug, jie išskiria slopinančius hormonus, kad palaikytų organizmo homeostazę. Tarp jų insulinas atlieka lemiamą vaidmenį mažinant cukraus kiekį kraujyje. Ir atvirkščiai, kai cukraus kiekis kraujyje per daug sumažėja, išskiriamas hormonas gliukagonas, kuris padidina cukraus kiekį kraujyje ir atkuria pusiausvyrą. Tačiau jei kyla problemų dėl insulino sekrecijos funkcijos ir cukraus kiekio kraujyje sumažinti nepavyksta, susergama diabetu. Diabetas yra liga, kuri vis dar neišgydoma; šiuo metu vienintelis įmanomas metodas yra insulino injekcijos cukraus kiekiui kraujyje kontroliuoti.
Kaip ir dauguma hormonų, insulinas yra labai sudėtingas organinis junginys. Jį tiesiog susintetinti chemijos laboratorijoje yra nepraktiška dėl sudėtingumo ir didelės kainos.
Anksčiau insulinas buvo išgaunamas iš kiaulių kasų. Tačiau iš vienos kiaulės gaunamo insulino kiekis buvo labai ribotas, todėl gamybos sąnaudos buvo didelės. Be to, naudojant iš gyvūnų išgautą insuliną, kilo imuninio atsako problemų. Šių problemų sprendimas buvo insulino gamybos technologijos, naudojant E. coli, sukūrimas.
E. coli yra plačiausiai ištirtas mikroorganizmas biologijoje. Jis nekenksmingas žmonėms ir labai naudingas, nes jį galima greitai ir lengvai masiškai kultivuoti. E. coli dauginasi dvejetainiu dalijimusi – procesu, kurio metu ląstelės DNR ir maistinės medžiagos padvigubėja, o tada ląstelė dalijasi į dvi identiškas dukterines ląsteles. Kadangi DNR yra visiškai identiška, galime patikimai pagaminti didelius norimos medžiagos kiekius.
Insulino gamybos metodas yra toks. Pirmiausia į E. coli įterpiamas insulino genas, leidžiantis bakterijoms pačioms gaminti insuliną. E. coli turi žiedinę genetinę medžiagą, vadinamą plazmide, kurios forma primena spurgą. Ši plazmidė išskiriama specialiu metodu, išpjaunamos nereikalingos dalys, o tada su ja sujungiamas insulino genas. Įterpus šią modifikuotą plazmidę į E. coli, bakterijos įgauna insulinui gaminti reikalingą struktūrą.
Insulino gamyba naudojant E. coli turi daug privalumų. Pirma, tai daug paprasčiau ir išgaunamas didesnis kiekis nei išgaunant insuliną iš kiaulių kasos, todėl tai ekonomiškai naudingiau. Antra, tai leidžia išvengti etinių problemų, kurios gali kilti išgaunant insuliną iš kiaulių. Trečia, gamyba naudojant E. coli leidžia vykdyti masinę gamybą, o tai padeda sumažinti finansinę insulino injekcijų naštą diabetu sergantiems pacientams. Šiuo atžvilgiu insulino gamyba naudojant E. coli gali būti laikoma puikiu biotechnologijų indėlio į žmonių gyvenimą pavyzdžiu.
Biotechnologija dar tik žengia pirmuosius žingsnius, tačiau, palyginti su mechanikos, chemijos ir civilinės inžinerijos sritimis, ji turi milžinišką potencialą, todėl kelia didelių lūkesčių. Pažymėtina, kad biotechnologijoms reikalingų gamyklų mastas yra santykinai mažas, palyginti su kitomis pramonės šakomis, todėl galima gauti didelį pelną be didelių investicijų. Be šio ekonominio potencialo, tikimasi, kad biotechnologija pagerins žmonių gyvenimo kokybę ir atvers naujų galimybių įvairiose srityse, tokiose kaip medicina, aplinkosauga ir žemės ūkis. Tikimės, kad ateityje biotechnologija pasieks reikšmingos pažangos, prisidėdama ne tik prie žmonijos ilgai puoselėtos svajonės apie amžiną jaunystę ir ilgaamžiškumą, bet ir prie įvairių šiuo metu sunkiai išgydomų ligų gydymo.
