الأنسولين البشري، جزيء لا يستغنى عنه لعملية التمثيل الغذائي في الجسم، يمتلك بنية مذهلة مماثلة للأنسولين الذي ينتجه البنكرياس بشكل طبيعي. فكيف يمكن ذلك؟ كيف نستطيع أن نعيد إنتاج هرمون حيوي بدقة فائقة؟ تقع الإجابة في قلب العملية: تكنولوجيا الحمض النووي المعاد ترتيبه (Recombinant-DNA) وجزء صغير يدعى التجانس (homogenizer).
فهم الأنسولين وهويته البنائية
الأنسولين، هرمون ينتجه البنكرياس، يلعب دورًا حيويًا في الجسم من خلال السماح للخلايا بامتصاص الجلوكوز واستخدامه للحصول على الطاقة. عندما نقول “الأنسولين البشري”، نقصد الأنسولين الذي يمتلك بنية مماثلة لما ينتجه جسمنا بشكل طبيعي.
دور تكنولوجيا الحمض النووي المعاد ترتيبه
يتم تحقيق هذه الهوية البنائية من خلال استخدام تكنولوجيا الحمض النووي المعاد ترتيبه. هذا يبدو تقنيا، أليس كذلك؟ فكر فيه على أنه طريقة تتيح للعلماء إنشاء تسلسلات الحمض النووي التي تؤدي إلى الأنسولين المرغوب.
استخدام الكائنات الحية المنتجة
من هم الأبطال في هذا العرض الكبير؟ اللاعبين الرئيسيين هما Saccharomyces Cerevisiae (خميرة الخبز) وE. Coli، والتي يتم استخدامهما ككائنات حية منتجة. يساهمون في عملية الإنتاج عن طريق تقديم آلياتهم الخلوية لإنتاج الأنسولين البشري.
عملية إنتاج الأنسولين
الرحلة من تسلسل الحمض النووي إلى الأنسولين البشري هي واحدة معقدة.
تخمر الخلايا
تبدأ بتخمر الخلايا. هنا، تنمو الخلايا وتتكاثر في بيئة مراقبة، مما ينتج عنه البروتينات التي ستشكل في النهاية الأنسولين.
التجانس تحت الضغط العالي
ثم، نصل إلى مرحلة حاسمة، وهي التجانس تحت الضغط العالي. هذه العملية تعطل الخلايا، مما يطلق البروتينات. تخيل جهاز الطرد المركزي السريع يدور بسرعة لتركيز الخلايا. ثم يتم إعادة تعليق هذه الخلايا مع محلول مخفف للتحضير للتجانس تحت الضغط العالي.
مزايا التجانس تحت الضغط العالي
هناك العديد من المزايا للتجانس تحت الضغط العالي. إنه سريع وفعال وقابل للتكرار على نطاق صناعي. علاوة على ذلك، إنه عملية ميكانيكية لا تتطلب إضافة مواد كيميائية أو إنزيمات باهظة الثمن.
اضطراب الخلايا واستخراج البروتين
هذه العملية تعطل الخلايا وتطلق المواد الداخلية للخلايا، التي بعد التبريد والطرد المركزي، تنفصل عن حطام الخلايا. يمكن تقييم كفاءة هذه العملية من خلال المحتوى الذي يتم جمعه بعد الطرد المركزي. يتم بعد ذلك معالجة البروتينات لتكوين سلاسل الببتيد الخاصة بالأنسولين البشري.
الغوص في عملية التجانس
في عملية التجانس، يتم الحفاظ على المنتج في درجات حرارة منخفضة (أقل من 10°C) ويتم تجانسه تحت ضغط عالٍ يصل إلى 1000 بار.
تأثير المرور المتعدد
لتحقيق اضطراب فعال للخلايا، يلزم عادة أكثر من مرور واحد عبر التجانس.
تأثيرات التجانس على إنتاج الأنسولين
يلعب التجانس دورًا حاسمًا في إنتاج الأنسولين.
الدور في اضطراب الخلايا
الأنسولين، كمادة داخلية للخلايا، يتطلب اضطراب الخلايا لاستخراجه. يثبت التجانس تحت الضغط العالي أنه طريقة ممتازة لاضطراب الخلايا على نطاق واسع.
أهمية الاضطراب الكامل للخلايا
الاضطراب الكامل للخلايا أمر بالغ الأهمية لأن أي خلايا غير مضطربة ستترسب مع المواد الداخلية للخلايا في الفصل الطردي المركزي الصلب-السائل اللاحق.
الجهاز المثالي للتجانس
لتنفيذ هذه العملية بشكل فعال، يتم استخدام جهاز للتجانس مصمم للضغوط العالية بين 1000-1500 بار.
ميزات التصميم لإنتاج الأنسولين
هذا الجهاز المثالي للتجانس يحتوي على كتلة ضغط VHP للتآكل العالي واللزوجة العالية، مع صمام تصميم حافة السكين المثالي لاضطراب الخلايا.
الخاتمة
رحلة إنتاج الأنسولين البشري هي شهادة على عجائب العلوم والتكنولوجيا. إنها عملية دقيقة تتضمن إتقان العديد من الخطوات، حيث يلعب التجانس دورًا حاسمًا. تتكامل عملية التجانس تحت الضغط العالي، وآلية اضطراب الخلايا، واستخراج البروتينات الداخلية جميعًا لإنتاج الأنسولين، الذي يمتلك بنية مطابقة لما ينتجه البنكرياس.
الأسئلة المتداولة
- يعتبر التجانس دورًا حاسمًا في اضطراب الخلايا لإطلاق البروتينات التي تشكل الأنسولين.
- التجانس تحت الضغط العالي هو عملية سريعة وفعالة وقابلة للتكرار ولا تتطلب إضافة مواد كيميائية أو إنزيمات باهظة الثمن.
- يتم استخدام Saccharomyces Cerevisiae (خميرة الخبز) وE. Coli ككائنات حية منتجة في عملية إنتاج الأنسولين.
- يمكن تقييم كفاءة اضطراب الخلايا من خلال المحتوى الذي يتم جمعه بعد الطرد المركزي.
- الاضطراب الكامل للخلايا يضمن استخراج كل البروتينات اللازمة، وأن لا تتداخل الخلايا غير المضطربة مع الفصل الطردي المركزي الصلب-السائل اللاحق
