1. Was ist Insulin?

Insulin ist ein Peptidhormon, das von den Beta-Zellen der Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse produziert wird. Es spielt eine zentrale Rolle im Kohlenhydratstoffwechsel und reguliert den Blutzuckerspiegel, indem es die Aufnahme von Glukose in die Zellen fördert und deren Umwandlung in Glykogen stimuliert. Chemisch gesehen besteht Insulin aus 51 Aminosäuren, die in zwei Polypeptidketten (A-Kette und B-Kette) organisiert sind. Diese Ketten sind durch zwei Disulfidbrücken miteinander verbunden.

2. Geschichte des Insulins

Die Geschichte des Insulins ist eine bemerkenswerte Reise von der Entdeckung der Krankheit Diabetes bis zur Entwicklung von lebensrettenden Therapien:

• Antike bis 19. Jahrhundert: Es gibt historische Hinweise darauf, dass Diabetes schon in der Antike bekannt war. Die alten Ägypter beschrieben eine Krankheit mit häufigem Urinieren und Gewichtsverlust, die vermutlich Diabetes Mellitus war. Im 19. Jahrhundert führten Wissenschaftler Experimente an Tieren durch, um die Rolle der Bauchspeicheldrüse bei Diabetes zu untersuchen.
• 1869: Der deutsche Medizinstudent Paul Langerhans entdeckte spezielle Zellcluster in der Bauchspeicheldrüse, die später als Langerhans-Inseln bekannt wurden.
• 1921: Frederick Banting und Charles Best, unter der Leitung von John Macleod und unterstützt von James Collip, isolierten erfolgreich Insulin aus der Bauchspeicheldrüse von Hunden und bewiesen dessen Wirksamkeit bei der Senkung des Blutzuckerspiegels. Dies markierte den Beginn der Insulintherapie für Diabetes.
• 1922: Der erste Mensch, der mit Insulin behandelt wurde, war Leonard Thompson, ein 14-jähriger Junge mit schwerem Diabetes, der durch die Behandlung gerettet wurde.
• 1978: Mit den Fortschritten in der Gentechnik war es Genentech, einer biotechnologischen Firma, möglich, das erste gentechnisch hergestellte menschliche Insulin zu produzieren. Dies stellte einen großen Durchbruch dar, da es die Abhängigkeit von tierischem Insulin verringerte und eine konstante und reinere Versorgung ermöglichte.

3. Gentechnische Herstellung von Insulin

Die gentechnische Herstellung von Insulin ist ein komplexer Prozess, der mehrere Schritte umfasst:

1. Isolierung des Insulin-Gens: Zuerst wird das Gen, das für die Produktion von menschlichem Insulin kodiert, isoliert. Dieses Gen befindet sich auf dem menschlichen Chromosom 11.
2. Einführung des Gens in ein Plasmid: Das isolierte Insulin-Gen wird in ein bakterielles Plasmid (ein kleiner, ringförmiger DNA-Abschnitt) eingefügt. Plasmide dienen als Vektoren, die das Gen in die Bakterien einführen.
3. Transformation von Bakterien: Das rekombinante Plasmid wird in E. coli-Bakterien (Escherichia coli) eingebracht. Diese Bakterien nehmen das Plasmid auf und integrieren das Insulin-Gen in ihre DNA.
4. Fermentation: Die transformierten Bakterien werden in großen Fermentern kultiviert. Unter geeigneten Bedingungen beginnen sie, das Insulin zu produzieren und zu sezernieren.
5. Isolation und Reinigung: Das produzierte Insulin wird aus der bakteriellen Kultur isoliert. Anschließend durchläuft es mehrere Reinigungsschritte, um sicherzustellen, dass es frei von Verunreinigungen und für den menschlichen Gebrauch sicher ist.
6. Faltung und Modifikation: Da Insulin aus zwei Ketten besteht, müssen diese nach der Synthese korrekt gefaltet und miteinander verbunden werden. Dies geschieht in-vitro durch biochemische Methoden.

4. Ausgangsstoffe und Materialien

Für die gentechnische Herstellung von Insulin werden verschiedene Ausgangsstoffe und Materialien benötigt:

• DNA-Sequenzen: Synthetische DNA, die das Gen für humanes Insulin kodiert.
• Plasmidvektoren: DNA-Plasmide, die als Träger für das Insulin-Gen dienen.
• Bakterienkulturen: Typischerweise E. coli-Bakterien, die als Wirte für die Genexpression verwendet werden.
• Nährmedien: Spezielle Nährlösungen, die das Wachstum der Bakterien unterstützen.
• Chemikalien: Verschiedene Chemikalien für die Transformation, Fermentation, Isolierung und Reinigung des Insulins.

5. Diabetes: Ein historischer Überblick

Diabetes ist keine moderne Krankheit; es gibt Hinweise auf ihr Vorhandensein seit Tausenden von Jahren:

• Altes Ägypten (1500 v. Chr.): Ägyptische Ärzte beschrieben eine Krankheit mit häufigem Urinieren und starker Gewichtsabnahme.
• Antikes Griechenland (2. Jahrhundert v. Chr.): Der griechische Arzt Aretaeus von Kappadokien verwendete erstmals den Begriff „Diabetes“ (griechisch für „Durchfließen“), um die Krankheit zu beschreiben.
• Mittelalter: Im Mittelalter war Diabetes als eine seltene, aber tödliche Krankheit bekannt. Heilmittel waren größtenteils wirkungslos.
• 19. Jahrhundert: Wissenschaftliche Fortschritte führten zu einem besseren Verständnis der Rolle der Bauchspeicheldrüse und der Pathophysiologie von Diabetes.

Fazit

Insulin ist ein essenzielles Hormon für die Regulation des Blutzuckerspiegels. Seine Entdeckung und die Entwicklung der Insulintherapie haben das Leben von Millionen von Menschen mit Diabetes revolutioniert. Die gentechnische Herstellung von Insulin hat die Qualität und Verfügbarkeit dieses lebenswichtigen Medikaments erheblich verbessert und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der modernen Medizin dar. Die Geschichte des Insulins zeigt, dass Diabetes eine uralte Krankheit ist, deren Behandlung durch wissenschaftliche und technologische Innovationen stetig verbessert wurde.

Hersteller von Insulin

Es gibt mehrere führende Hersteller von Insulin, darunter Novo Nordisk, Sanofi und Eli Lilly. Diese Unternehmen sind nicht nur für die Produktion von Insulin bekannt, sondern auch für ihre Bemühungen, ihre Herstellungsprozesse umweltfreundlicher zu gestalten.

Novo Nordisk

Novo Nordisk ist einer der größten Insulinhersteller weltweit und setzt stark auf Nachhaltigkeit in seinen Produktionsprozessen. Die Produktionsanlagen sind nach ISO 14001 für Umweltmanagement und ISO 50001 für Energiemanagement zertifiziert. Seit 2020 betreibt Novo Nordisk alle Produktionsstätten mit 100% erneuerbarer Energie. Das Unternehmen strebt an, bis 2030 null CO2-Emissionen aus seinen Betrieben und dem Transport zu erreichen und bis dahin sollen auch alle Lieferanten 100% erneuerbare Energie nutzen. Ausführliche Informationen zu ihren Umweltzielen und -leistungen finden sich auf ihrer Umweltseite und im ESG-Portal​ (Novo Nordisk)​​ (Novo Nordisk)​​ (Novo Nordisk)​.

Sanofi

Sanofi ist ein weiterer führender Hersteller von Insulin und legt großen Wert auf Nachhaltigkeit. Das Unternehmen verfolgt Initiativen zur Reduzierung seines CO2-Fußabdrucks und zur Sicherstellung umweltfreundlicher Produktionsprozesse. Detaillierte Informationen zu den Umweltmaßnahmen von Sanofi sind in ihren Corporate-Responsibility-Berichten und im Nachhaltigkeitsbereich auf ihrer Website zu finden.

Eli Lilly

Eli Lilly spielt ebenfalls eine bedeutende Rolle in der Insulinproduktion und engagiert sich stark für nachhaltige Herstellungspraktiken. Die Umweltziele von Lilly umfassen die Reduzierung von Treibhausgasemissionen, Energieverbrauch und Abfall. Detaillierte Informationen zu diesen Bemühungen sind in den jährlichen Nachhaltigkeitsberichten von Lilly auf der Unternehmenswebsite verfügbar.

Zusammenfassung

Für detaillierte und spezifische Informationen zu den Produktionsprozessen und der Umweltverträglichkeit von Insulin ist es am besten, die Nachhaltigkeits- oder Corporate-Responsibility-Sektionen auf den Webseiten dieser Unternehmen zu besuchen. Diese Bereiche bieten umfassende Einblicke in ihre Umweltmanagementpraktiken, Zertifizierungsstandards und laufenden Bemühungen zur Minimierung ihres ökologischen Fußabdrucks bei der Insulinproduktion.