Højeffektiv syntese af insulin ved selvsamling baseret organisk kemi

Forskere ved Tokai, Osaka, Tohoku og Fukuoka Universiteter rapporterer i tidsskriftet Kommunikationskemi på syntese af insulin baseret på selvsamling af polypeptidkæder med omkring 40 procents effektivitet. Denne nye tilgang forventes at muliggøre fleksibilitet i syntetisering af ordensfremstillede insulinforbindelser, som ikke kan fremstilles ved hjælp af konventionelle biologiske tilgange baseret på genteknologi.

Insulin er et hormon, der virker til at sænke stigningen i blodsukkerniveauet efter måltider og bruges som et terapeutisk middel til diabetes. Da insulin har en karakteristisk molekylær struktur, hvor to peptidkæder (A- og B-kæder) er forbundet med to disulfidbroer (SS-bindinger), kemisk syntese anses for vanskelig at opnå. I øjeblikket, insulin fremstilles ved en genteknologisk proces.

Michio Iwaoka ved Tokai University, Japan, i samarbejde med kollegerne Hironobu Hojo ved Osaka University Kenji Inaba ved Tohoku University, og Setsuko Ando ved Fukuoka University, rapportere om deres succes med at syntetisere insulin effektivt ved kun at bruge kemiske processer baseret på organisk syntese.

Forskerholdet har tidligere rapporteret om den effektive kemiske syntese af insulin (seleno-insulin), hvor selenocystein blev erstattet af insulin indeholdende cystein for at erstatte SS-bindingen mellem peptidkæderne med en diselenid-tværbinding.

I deres seneste undersøgelser, der er foretaget forbedringer af den tidligere syntesemetode af seleno-insulin, og naturlig insulin (bovin insulin) er blevet produceret med et højere udbytte (ca. 40 procent) end seleno-insulin. Ved at anvende denne nye metode, de har haft succes med den effektive kemiske syntese af insulinfamilier såsom human insulin og human type 2 relaxin.

Holdet undersøgte først processen (oxidativ foldningsvej), hvorved insulin A-kæde og insulin B-kæde kombineres for at danne strukturen af ​​naturlig type insulin. Baseret på stien, det lykkedes dem at optimere foldningsbetingelserne for bovint insulin og opnå bovint insulin med et højt udbytte på omkring 40 procent.

Fordelene ved denne syntesemetode er, at den ikke kræver noget produktionsudstyr i stor skala, fordi den ikke bruger nogen genteknologi, og insulin kan fremstilles ved den simple proces at blande A-kæden og B-kæden - som begge kan syntetiseres ved en fastfase-peptidsyntesemetode under anvendelse af en harpiks.

"Ved at bruge denne 'selvsamling' tilgang ville det være muligt at ændre strukturen af ​​insulin, såsom at indføre en unaturlig aminosyre i insulin, " forklarer Iwaoka. "Vi forventer, at denne metode kan anvendes til udvikling af mange typer insulinpræparater, såsom langtidsvirkende og superhurtigt virkende typer."