리뷰 목적
현재 생산 기술의 한계와 대안 인슐린 전달 방법에 대한 탐구를 통해 인슐린 생산을 위한 세포 공장 기술에 대한 정보를 제공하는 것입니다
글의 구조는 다음과 같습니다.
인슐린의 구조와 기능
인슐린 생산을 위한 대장균 발현 시스템
인슐린 생산을 위한 효모 발현 시스템
인슐린 생산을 위한 형질전환 식물체
재조합 단백질 생산을 위한 다양한 방법과 기술
대체 인슐린 전달 방법에 대해 간략히 언급하고 있습니다.
인슐린의 구조와 기능
인슐린은 당뇨병 환자의 혈당 조절에 중요한 역할을 하는 호르몬입니다. 인슐린은 두 개의 폴리펩타이드 체인으로 구성되어 있으며, 이중 하나는 21개의 아미노산으로 이루어진 A 체인이고, 다른 하나는 30개의 아미노산으로 이루어진 B 체인입니다. 인슐린은 췌장 베타 세포에서 합성되며, 혈액 내에서 당분 분해를 촉진하고 간이 포도당을 생성하는 과정을 억제하여 혈당 수준을 낮춥니다. 인슐린은 또한 근육과 지방 조직에서 포도당 흡수를 촉진하여 혈당 수준을 유지합니다.
인슐린 생산을 위한 대장균 발현 시스템
인슐린 생산을 위한 대장균 발현 시스템대장균은 인슐린 생산을 위한 일반적인 발현 시스템 중 하나입니다. 대장균은 생산성이 높고, 쉽게 조작할 수 있으며, 비용 효율적입니다. 그러나 인슐린의 복잡한 구조와 대장균의 단순한 세포 구조 사이의 불일치로 인해 인슐린 생산에 어려움이 있을 수 있습니다.
인슐린 생산을 위한 효모 발현 시스템
효모는 인슐린 생산에 매우 효과적인 호스트로, 높은 최대 생물량 농도를 보입니다. 그러나 박테리아 발현 시스템과 비교할 때 평균적인 특이 생산성은 낮습니다. 따라서, 이 리뷰에서는 E.coli와 Saccharomyces cerevisiae에서의 인슐린 생산을 중점적으로 다루고 있습니다.
인슐린 생산을 위한 형질전환 식물체
식물 발현 시스템은 저비용으로 대량 생산이 가능하며, 씨앗이나 잎에서 생물학적으로 활성화된 프로인슐린의 매우 높은 수준의 발현과 장기 안정성을 제공합니다. 이는 인슐린의 주사 및 경구 투여에 대한 저비용 기술을 제공합니다.
그러나, 식물 발현 시스템의 단점은 생산량이 상대적으로 낮다는 것입니다. 또한, 식물 발현 시스템은 유전자 조작 및 대량 생산을 위한 적절한 시설과 장비가 필요합니다.
저렴한 인슐린을 생산하기 위한 현재 제조 기술의 한계는 무엇인가요?
현재 제조 기술의 한계는 생산 능력의 제한과 높은 생산 비용입니다. 이로 인해 저렴한 인슐린 수요를 충족시키기 어려울 것으로 예상됩니다. 이에 따라 대안 인슐린 전달 방법에 대한 탐구가 필요하며, 이는 급증하는 당뇨병 환자 수와 함께 인슐린 수요 증가를 예상하고 있기 때문입니다.
흡입 또는 경구 경로와 같은 대체 인슐린 전달 방법을 모색하면 어떤 잠재적 이점이 있나요?
대체 인슐린 전달 방법에는 흡입 또는 경구 경로와 같은 다양한 방법이 있습니다. 이러한 방법은 주사와 같은 전통적인 인슐린 전달 방법과 비교하여 몇 가지 잠재적 이점이 있습니다. 예를 들어, 흡입 또는 경구 경로를 사용하면 주사와 같은 전통적인 방법보다 더 편리하고 쉽게 사용할 수 있으며, 혈당 수치를 더욱 정확하게 조절할 수 있습니다. 또한, 이러한 대체 방법은 주사와 같은 전통적인 방법으로 인해 발생할 수 있는 부작용을 줄일 수도 있습니다.
참고문헌: Baeshen, N. A., Baeshen, M. N., Sheikh, A., Bora, R. S., Ahmed, M. M. M., Ramadan, H. A., ... & Redwan, E. M. (2014). Cell factories for insulin production. Microbial cell factories, 13(1), 1-9.
생물공학자라면 관심을 가지고 보는 Microbial Cell Factories 저널에서 가장 검색이 많이 되었던 논문입니다. 인슐린 생산을 위한 재조합 단백질 발현시스템에 대한 정리를 하였습니다. 가장 많이 사용되는 시스템은 대장균과 효모이나, 대장균은 PTM이 없어 구조적인 차이가 나타나고 효모는 생산성이 낮은 단점이 있습니다. 식물을 호스트로 사용하면 프로인슐린의 C-peptide가 당뇨 합병증 장기 치료에 도움이 되나, 아직 생산성이 낮아 연구가 더 필요합니다. 하지만 가까운 미래에 식물 유래의 경구 투여가 가능한 인슐린이 개발될 수 있을 것으로 기대합니다.
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