31.Соматотропин гормонының генін клондау және оның экспрессиясын оптимизациялау.

Өсу гормоны – соматропты (соматотропты) гормон

Соматотропин (өсу гормоны, СТГ) – гипофиздің алдыңғы бөлігінің жасушаларында түзілетін гормон (гипофиздің бұл бөлігінің салмағы 0,1 г кем). Соматотропты гормон ұлпалардағы ақуыз синтезін стимулдейді, май, көмірсулар, су-минералды алмасуына, шеміршек және сүйек тіндерінің түзілуіне әсер етеді, сүйекте кальций жиналуын күшейтеді. Нәтижесінде соматотропты гормонның әсерінен мүшелер ұлғаяды да, организм өседі. Соматотропин – 191 аминқышқылы қалдығынан құрылған бір полипептидтік тізбекті ақуыз. 1944 ж. таза соматропин алынды да, оның полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдарының кезектесуі анықталынды. Жас жануарлардың гипофизін алып тастаса, олардың өсуі бірден төмендейді, тіпті мүлде тоқтап қалады, гипофиз қызметі күшейсе, аяқ-қолдың сүйектері шамадан тыс ұзарып өседі (гигантизм). Балаларда соматотропин жоғары мөлшерде түзілсе (мысалы, гипофиз ісіктер пайда болғанда), оларды гигантизмге әкеледі, ал жасы толған адамды акромегалияға. Соматотропиннің жеткіліксіздігі болғанда балалар өспейді де, адам ергежейлі болып қалады (гипофиздық ергежейлі). Жер жүзіндегі 1 млн адамның ішінде 7-10 гипофиздік ергежейлі, батыс мемлекеттерінде 5000 балан ың ішінде 1 ергежейлі бала кездеседі.

Балалардың соматотропин жеткіліксіздігін емдегенде соматотропиннің өзін ғана пайдаланады, апта сайын гормонның 7 мг енгізеді. Соматотропинді енгізу гипергликемия мен глюкозурияға, май ұлпаларынан майлардың шығуы мен оларды бауырға дейін жеткізуіне себеп болады. Емдеу уақыты - 4-5 жастан жыныстық жетілуіне дейін, тіпті одан ары. Үш жыл бойы әр апта сайын үш реттің инъекциясының нәтижесінде бала 6 см өседі.

Соматотропты гормонның бірінші препараты 1963 ж. гипофизден бөлініп алынған. Осы препаратты егеуқұйрықтар мен иттерге енгізгеннен кейін олардың өсуі күшейетін болған. Бұл өнеркәсіпте пайдаланатын бірінші әдіс. Өнеркәсіпте соматотропты гормонды алу үшін көзі ретінде өліктің гипофизін пайдаланды.

Өнеркәсіпте соматотропты препаратты алу

Соматотропин препараты алу жолдары: биологиялық материалдан бөліп алу, химиялық синтезі арқылы және генді-инженериялық әдіспен.

Соматотропты гормон препаратын химиялық синтез арқылы алу өте күрделі әдіс, өніркәсіпте пайдаланбайды.

Биологиялық материалардан бөліп алу

Биологиялық материалдар ретінде өліктердің гипофизін алады. Жануарлар мен адамның соматотропин молекулаларының химиялық құрылысының ерекшелігі мен ерекше әсерінің айырмашлығы бар. Жануарлар соматотропинін клиникада пайдалануға болмайды.

Соматотропты гормон ақуыз, гипофизден бөліп алу әдісі ақуыздық заттарды бөліп алатын жалпы әдіске ұқсас. Бұл әдісте 3 мәселе кездеседі:

- өліктің гипофизінен бөлініп алынған соматотропин препараты  әр түрлі формалардың қоспасы, соның ішінде молекулалық салмағы 22 кДа бес түрі және протеолиздің нәтижесінде түзілген фрагменттері. Өліктерден алынған препаратқа қарсы 30% ауруларда антиденелер түзіледі де, оның биологиялық белсенділігін күшті төмендетеді;

- соматотропты препараттың қауіптілігі – гипофизден алынған препарат баяу дамитын вирустармен жұқтырылуы мүмкін. Вирустардың инкубациялық дәуірі өте ұзақ, сондықтан бұл препаратты енгізген балалар көп жыл бойы дәрігерлердің бақылауында болуы қажет;

- соматотропты гормон жеткіліксіз мөлшерде алынады. АҚШ-та жыл сайын 60000 өліктің гипофизінен соматотропиннің 650000 халықаралық бірлігі алынады. Бұл соматотропин өлшемі 1500 ғана баланы емдеуге жетеді.

Соматропты препаратты генді-инженериялық әдіс арқылы алу

Қазіргі күнде соматотропин препараттарын генді-инженериялық әдісті қолданып алады. Генді-инженериялық әдіс арқылы соматотропинді синтездейтін бактерия жасушаларын құрады. Д.Геддел 1979 ж. өсу гормоны молекуласының синтезін жүзеге асырды. Алдымен екі тізбекті кДНҚ-ны клондау арқылы алды, одан кейін рестриктазалардың қатысуымен өсу гормонның полипептидтік тізбегін кодтайтын генін бөліп алды. Геннің құрамында NН₂-соңғы 23 аминқышқылынан құралған полипептидтік тізбектің бөлігін кодтайтын аймағы (участеы) жоқ болды. Осы 23 аминқышқылы қалдықтарынан құрылған полипептидтік бөлігін кодтайтын олигонуклеотидті химиялық синтез арқылы алды. Синтетикалық олигонуклеотидтің бастапқы соңында АТГ-старт кодоны орналасады. Екі полинуклеотидтік бөліктерін байланыстырады да, lac-промоторларының жұбына және рибосомамен байланысатын аймағына (участеғына) құрастырылады. Алынған кДНҚ-ның Е.coli жасушарына трансформациясын және экспресиясын жүзеге асырады. Өсу гормонның шығымы: себіндінің 1 мл 2,4 мкг жетті, яғни бір жасуша өсу гормонның 100000 молекуласын түзеді. Алынған гормонның полипептидтік тізбектің NН₂-соңында қосымша метионин қалдығы орналасады. Осы әдіс арқылы алынған соматотропты гормон препараты жоғары биологиялық белсенділігіне ие. Препаратты дәрі ретінде пайдалануға болатыны клиникалық зерттеу жүргізіп көрсетілді. «Генентек» фирмасы 1984 жылдан бастап бактериалды соматотропиннің өнеркәсіптік өндірісін жүзеге асыратын болды.