糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病。中國糖尿病病人數量在1.1億左右，其中20%～30%的糖尿病病人需要通過注射胰島素來控制血糖。

目前胰島素主要是以基因工程手段合成，再通過一系列方法提純得到胰島素產品，這其中色譜技術應用最為廣泛。

胰島素是由胰臟內的胰島β細胞受一些物質刺激而分泌的一種蛋白質激素。這些物質可以是內源性的，也可能是外源性的，比如胰高血糖素、核糖、乳糖、精氨酸等。胰島素是通過促進糖原、脂肪及蛋白質的合成而降低血糖濃度，并且是機體內唯一一種可以降低血糖的激素。

Fig. 1 胰島素結構示意圖
 

Fig. 2 胰島素類似物區別表
 

目前臨床使用的胰島素有三種來源：

1）動物胰島素：從豬和牛的胰腺中提取，兩者藥效相同，但與人胰島素相比，豬胰島素中有1個氨基酸不同，牛胰島素中有3個氨基酸不同，因而易產生抗體。
2）半合成胰島素：將豬胰島素第30位丙氨酸，置換成與人胰島素相同的蘇氨酸，即為半合成人胰島素。
3）重組人工胰島素：利用生物工程技術獲得的高純度的生物合成人胰島素，其氨基酸排列順序及生物活性與人體本身的胰島素完全相同。

綜上可見，第三種方法是目前最好的方法，副作用最小，而且簡單安全。所以本篇文章針對重組人工胰島素的制備做了以下研究。

已知的三種分子設計純化工藝概括如下：

● 傳統胰島素——豬、牛胰臟提取，只經一步重結晶

● 單峰胰島素——凝膠過濾純化

● 單組分胰島素——凝膠過濾、離子交換純化

半合成胰島素
半合成胰島素——以豬胰島素為原料，酶修飾后得到人胰島素。
酶促修飾法又稱豬胰島素的酶轉化法：
無色桿菌（Achromobacter Lyticus）蛋白酶可特異性催化胰島素B鏈羧基末端（第30位上）的氨基酸置換反應，由豬胰島素第30位上的丙氨酸（Ala）變為人胰島素的蘇氨酸（Thr）。在無色桿菌蛋白酶的作用下，首先將豬胰島素B30位上的丙氨酸（Ala）水解除去，生成去丙氨酸-B30的豬胰島素，在同一酶的作用下使之與蘇氨酸丁酯偶聯，然后用三氟乙酸（TFA）和苯甲醚除去丁醇即得人胰島素。

重組人工胰島素
AB鏈合成法
以人工合成的人胰島素A鏈和B鏈基因分別與半乳糖苷酶基因連接，形成融合基因，分別在大腸桿菌中表達A鏈和B鏈，然后再通過化學氧化作用，通過二硫鍵連接起來。

Fig. 3 AB鏈合成法工藝流程

Fig. 4 AB鏈合成法

Fig. 5 反轉錄酶法工藝流程

Fig. 6 反轉錄酶法

參考資料
[1] Sims, Emily K et al. “100 years of insulin: celebrating the past, present and future of diabetes therapy.” Nature medicine vol. 27,7 (2021): 1154-1164.
[2] Wright JR Jr. Almost famous: E. Clark Noble, the common thread in the discovery of insulin and vinblastine. CMAJ (2002) 167:1391– 6. 
[3] Oubre AY, Carlson TJ, King SR, Reaven GM. From plant to patient: an ethnomedical approach to the identification of new drugs for the treatment of NIDDM. Diabetologia (1997) 40:614– 7. doi: 10.1007/s001250050724 
[4] 鐘松陽，胡婕，祝素文. 胰島素產品咨詢中常見問題及對策[J]. 中國臨床藥學雜志，2011, 20(2): 119-121.