Необходимый белок: как производят инсулин?
Сахарным диабетом в России страдает более 5 миллионов человек. Каждый год эта цифра увеличивается почти на 5 процентов. Многим пациентам необходимы инъекции инсулина. Причем каждый день. Чтобы обеспечить лекарством всех – нужно 800 000 литров в год!
Все начинается с бактерии
Производство в городе Пушкин можно сравнить с огромной «поджелудочной железой». Именно этот орган вырабатывает инсулин – «проводник» сахара в организме. При диабете инсулина не хватает, глюкоза скапливается в крови, клетки остаются «голодными».
Процесс искусственного получения лекарства начинается в лаборатории. Тут заготавливают главный ингредиент – кишечную палочку. В каждую бактерию встраивают ДНК, необходимую для синтеза инсулина. Ювелирную работу делают с помощью электрического напряжения.
«Мы берем кишечную палочку, в которой нет необходимых нам ДНК, и помещаем в ту же самую среду ДНК. Создаем электрическое напряжение. Под действием напряжения ДНК начинает очень быстро двигаться, и как бы протыкает кишечную палочку. В какой-то палочке оказывается больше ДНК, в какой-то меньше», – рассказывает директор научно-исследовательского центра Роман Драй.
Колонии бактерий, которые впоследствии «научились» производить белок, отправляют дальше на размножение.
Корм для одноклеточных
Для размножения бактерий нужна питательная среда. Ее производят в двух баках, их на предприятии называют «кухней». Рацион у одноклеточных сбалансированный, от этого зависит качество будущего продукта. На приготовление уходит не больше 12 часов.
«Питательная среда у нас растительная. Была подобрана нашей компанией. Мы сами разработали ее. Это в основном микроэлементы и макроэлементы. И также экстракты растительные», – поясняет начальник цеха производства инсулина Сергей Сальников.
В цехах почти все процессы автоматизированы. Люди здесь лишь следят за показаниями приборов. Смена – несколько человек. Большинство производственных помещений – за стеклом. Так поддерживается идеальная чистота.
Питаются и размножаются одноклеточные в реакторах объемом до 2-х тонн. Сосчитать количество бактерий – невозможно. Только в одном миллилитре жидкости их несколько миллиардов.
Коктейль из палочек
Чтобы сконцентрировать получившуюся массу, ее прогоняют через сепаратор. Объем уменьшается до 500-600 литров.
Дальше смесь отправляют в гомогенизатор. Этот прибор разрушает палочки. Дело в том, что инсулин скапливается внутри них в небольших частицах – тельцах включениях. Чтобы достать белок, нужно сломать клеточную стенку. В гомогенизаторе для этого сначала повышают давление до 1000 атмосфер. Потом резко сбрасывают. Бактерии не выдерживают перепадов и рвутся. Тельца включения смешиваются с остатками клеток.
Молекулярная точность
Разделить получившуюся «кашу» на ингредиенты помогает центрифуга.
«Под действием гравитации происходит осаждение. Все, что более тяжелое, оно осаждается, все, что более легкое – оно поднимается вверх. Соответственно мы понимаем, что тельца включения более тяжелые, они осаждаются. Поэтому мы будем использовать осадок, для дальнейшей работы с инсулином», – утверждает директор научно-исследовательского центра Роман Драй.
Однако изначально белок в палочках сворачивается неправильно. Чтобы исправить это, тельца включения направляют в ренатурационную бочку. Там под действием ферментов гормон принимает нужную форму.
«Что происходит с белком, когда мы его варим? Он сворачивается! В принципе, в лабораторных условиях его можно развернуть и превратить обратно в жидкость. Как раз этим мы и занимаемся», – поясняет начальник цеха производства инсулина Сергей Сальников.
После массу еще раз концентрируют. Но это пока не инсулин. На белках остаются лишние элементы – C-пептиды. Их отрезают в реакторе, также под действием ферментов.
Фильтрация
Последний рывок – очистка. Жидкость с инсулином помещают в хроматограф. Там избавляются от лишних примесей и собирают белки вместе.
«Инсулин заряжен, и мы берем другой заряд, и они притягиваются друг к другу. Все, что не притягивается – сходит. Мы это выливаем, ну, условно говоря, утилизируем», – утверждает директор научно-исследовательского центра Роман Драй.
На выходе получается 99% инсулин. Дальше его кристаллизуют, сушат и превращают в порошок. Три тонны жидкости за 12 дней превращаются в пять килограммов концентрата. Этого хватит, чтобы обеспечить инъекциями сотни тысяч человек.
Финальная стадия
Дальше порошок отправляют на завод в подмосковный Оболенск. Там его растворяют и разливают по емкостям. Инсулином наполняют флаконы, картриджи, шприц-ручки.
Потом – обязательный этап карантина. С каждой партии берут пробы на соответствие нормам качества. Только после этого наклеивают этикетки. Здесь должны быть уверены в каждой ампуле, ведь от продукции зависят жизни людей.
Сегодня завод изготавливает треть всего инсулина в России. Через несколько лет производство сможет обеспечить лекарством всю страну. Продукцию этого предприятия уже сейчас поставляют в страны СНГ, а вскоре первые партии отправят в Венесуэлу.
