Учебное пособие Якупов Т. Р. Молекулярная биотехнология Биоинженерия Казань 2016

7. Генноинженерные продукты.
Рекомбинантный штамм микроорганизма в процессе культирования синтезирует не свойственный ему продукт, кодируемый встроенным чужероным геном (например, инсулин, интерферон). В настоящее время получены сотни рекомбинантных штаммов бактерий, дрожжей, вирусов, способных продуцировать разнообразные биологически активные вещества: антигены, антитела, ферменты, гормоны, иммуномодуляторы и др. Разработаны технологии получения сотен медицинских препаратов на основе генетической инженерии. Многие из них внедрены в практику и применяются в медицине. Это гормоны (инсулин и гормон роста человека), антикоагулянты и тромболитики (тканевой активатор плазминогена, факторы VIII и IX), вакцины («дрожжевая» вакцина против гепатита В), иммуномодуляторы (интерфероны и интерлейкины) ферменты (уреаза), диагностические препараты (на ВИЧ-инфекцию, на вирусные гепатиты и др.), моноклональные антитела, колониестимулирующие факторы (макрофагальный, гранулоцитарный и др.), а также многие биологически активные пептиды.
Применение генетической инженерии в биотехнологии всегда эффективно, когда нужное вещество невозможно получить другим способом и когда она более безопасна для человека и окружающей среды. Например, антигены для создания вакцин против некультивируемых микроорганизмов (плазмодий малярии, возбудитель сифилиса) можно получить только генно-инженерным способом. Генно-инженерный интерферон превосходит по активности интерферон, полученный из лейкоцитов крови, и значительно дешевле последнего. Приготовление препаратов из антигенов возбудителей особо опасных инфекций (чума, холера) можно заменить биосинтезом их рекомбинантными штаммами непатогенных бактерий.
Метод генетической инженерии находит все большее применение в биологии и медицине, за ним большое будущее. Этот метод позволит получать новые эффективные лекарственные препараты, принципиально новые поливалентные живые (векторные) вакцины, регуляторные белки, осуществить генодиагностику и генотерапию.
Биотехнологическое направление сегодня является одним из самых перспективных в области создания высокоэффективных лекарств, воздействующих на организм намного точнее и эффективнее, чем традиционные химические средства. Уже сейчас сконструированы лекарства, способные бороться с такими ранее неизлечимыми недугами, как СПИД, гепатиты, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, и др. Ежегодно в мире продается более чем на 30 млрд. долл. США препаратов, полученных при помощи биотехнологии: лекарств, вакцин, диагностикумов, лидерами продаж среди которых являются препараты эритропоэтина, гранулоцитарного колониестимулирующего фактора и инсулина.
В зависимости от биологического действия их натуральных прототипов рекомбинантные препараты можно разделить на следующие основные группы:
1. Цитокины:
а) Интерфероны
б) Интерлейкины
в) Факторы роста клеток костного мозга:
2.Гормоны
3.Факторы свертывания крови
4.Ферменты
5. Вакцины
Близко к рекомбинантным препаратам по методу получения и по характеру биологического действия стоят также моноклональные антитела. 
Цитокины представляют собой группу полипептидных медиаторов, участвующих в формировании и регуляции защитных реакций организма. Известно более 100 индивидуальных веществ, относящихся к семейству цитокинов. Гены большинства цитокинов клонированы и получены рекомбинантные аналоги, полностью повторяющие биологические свойства природных молекул, многие их которых применяются в медицине.
Интерфероны - защитные вещества белковой природы, которые вырабатываются клетками в ответ на проникновение вирусов. Выделено три типа интерферонов человека: альфа- бета- и гамма. Интерфероны проявляют свое действие, связываясь в клетках организма со специфическими рецепторами, что в свою очередь ведет к синтезу клетками около тридцати протеинов, благодаря которым и реализуются основные эффекты интерферонов, а именно: противовирусный, противомикробный, противоопухолевый, иммуномодулирующий идр.
Рекомбинантный α-интерферон был первым препаратом, полученными генно-инженерным методом в США в 1984 г. В России из рекомбинантных препаратов именно интерфероны нашли наиболее широкое применение. Препараты интерферонов применяются в первую очередь при вирусных инфекциях, среди которых наиболее изучены острые и хронические вирусные гепатиты, герпетические поражения, грипп, ОРВИ и др.
Интерлейкины - биологически активные вещества, вырабатывающиеся лейкоцитами и являющиеся посредниками в межклеточных взаимодействиях. Интерлейкины являются главными участниками развития иммунного ответа на внедрение микроорганизмов, формирования воспалительной реакции, осуществления противоопухолевого иммунитета и др. В области синтеза интерлейкинов у России есть существенные достижения. Освоен выпуск нескольких рекомбинантных препаратов на основе интерлейкин-1 человека (ИЛ-1) и интерлейкин-2 человека (ИЛ-2).
Одно из главных свойств ИЛ-1, заключается в его способности одновременно стимулировать функции и увеличивать число лейкоцитов. Основным показанием к применению является токсическая лейкопения II-IV степени, возникающая на фоне химио- и радиотерапии злокачественных опухолей. В качестве иммуностимулятора используется для устранения иммунодепрессии после тяжелых травм, обширных хирургических вмешательств, а также при гнойно-септических и гнойно-деструктивных процессах, хронических септических состояниях.
Интерлейкин-2 (ИЛ-2), продуцируется в организме человека Т-лимфоцитами хелперами и выполняет ключевую роль в процессе инициации и развития иммунного ответа. Препарат стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, активирует их, в результате чего они становятся цитотоксическими, киллерными клетками. ИЛ-2 усиливает образование иммуноглобулинов В-клетками, активизирует функцию моноцитов и тканевых макрофагов. В целом, ИЛ-2 обладает иммуномодулирующим действием, направленным на усиление противобактериального, противовирусного, противогрибкового и противоопухолевого иммунного ответа.
Ежедневно в организме человека образуется более 200 миллиардов клеток крови. Этот процесс находится по тонким контролем различных механизмов, одним из которых является система факторов роста клеток костного мозга. Факторы роста миелоидных клеток костного мозга в организме продуцируются различными типами клеток: фибробластами, эндотелиальными клетками, макрофагами, Т-лимфоцитами. Четыре ростовых факторов в настоящее время производятся генно-инженерным методом:
1. Колониестимулирующие факторы - факторы роста лейкоцитарного ростка костного мозга, гормоны стимулирующие образование моноцитов и нейтрофилов в костном мозге (грамостим, филграстим, ленограстим).
2. Фактор роста эритроидного ростка костного мозга, факторы эритропоэза (эритропоэтин или эпотин).
Гормональные рекомбинантные препараты представлены в первую очередь рекомбинантными человеческими инсулинами. В России зарегистрировано около сорока рекомбинантных инсулинов.
Из других рекомбинантных гормональных препаратов на российском рынке хотя и присутствуют человеческий гормон роста – соматотропин и фолликулостимулирующий гормон, Российских аналогов этих гормона в настоящее время нет.
Тканевые активаторы плазминогена относится к числу наиболее перспективных лекарственных средств для предотвращения и лечения ишемических поражений - инфаркта миокарда и инсульта коры головного мозга. Рекомбинантные тканевые активаторы плазминогена представлены и двумя российскими препаратами – пуролаза и гемаза, действующим веществом которых является проурокиназа. Проурокиназа человека катализирует превращение плазминогена в плазмин - сериновую протеазу, способную лизировать фибриновые сгустки, и обладает высокой специфичностью действия, так как активизирует плазминоген преимущественно в области тромба, что снижает риск возникновения возможных кровотечений и геморрагий.
Разработана технология производства рекомбинантной супероксиддисмутазы. Как у нас в стране, так и за рубежом получена эффективная рекомбинантная вакцина против гепатита В.