CH3
CH3HO HO
HO
CH3
HO
CH3
OH
O
Digoxin
O
OO HO
CH3
O
O
O
b
O
Figur 2. b. Digoxin.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.2
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Autosomal
Kønsbunden
Dominant
Recessiv
Dominant
Recessiv
Kræver kun en sygdomsallel
Kræver to sygdomsalleler
Kræver kun en sygdomsallel
Kræver to sygdomsalleler hos kvinder, én hos mænd
Sidder på kromosom 4
Sidder på kromosom 7
Sidder på X-kromosomet
Sidder på X-kromosomet
Fx nervesygdommen Huntingtons chorea
Fx cystisk fibrose
Fx hudsygdommen incontinentia pigmenti
Fx blødersygdommenhæmofili
Figur 3. Oversigt over monogene arvelige sygdomme.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.2.0
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Terapeutisk gen
Patient-DNA
Det terapeutiske gensættes ind i en virus derhar fået fjernet sinenormale sygdomsfrem-kaldende egenskaber
Virus
1
Der udtagesimmunforsvars-stamceller frapatientensknoglemarv
2
Cellerne opformeres i cel-lekultur og blandes der-næst med virus
Virus splejser det tera-peutiske gen ind i DNAi patientens celle
3
De genmodificeredeceller sprøjtes ind ipatienten igen og kan nu modnes til effektive immunforsvarsceller, fordigenfejlen er blevet rettet med det terapeutiske gen
4
Figur 4. Ex vivo genterapi på ADA-patient.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.2.2
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Normalt gen sættesind i virusVirus med
normalt gen
Virus der har fået fjernetsine normale sygdoms-fremkaldende egenskaber
Det normale gen trænger ind i cellekernenog dermed rettes fejlen
CellekerneSlimhinde-celle i lunge
Virus inhaleres
+
Figur 6. In vivo genterapi på cystisk fibrose patient.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.2.3
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Aktivering
Agonistbindes tilreceptor
Ingen aktivering
Antagonistblokererreceptor
Celle
Receptor
Figur 7. Agonist og antagonist.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.3
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
• 10-17-årig proces• Under 10 % chance for succes
• Undersøgelse af fremstillingsmetode• In vitro funktion• Undersøgelse af in vivo funktion fx i cellekultur• Bioinformatik
Identifikation af målet
2-3 år
• Kemiske analyser• Strukturbaseret lægemiddeldesign• Ex vivo screening• In vivo screening• Produktions- screening
Screening af stoffet
0,5-1 år
• Traditionelle kemiske og moderne bio- teknologiske metoder
Produktforbedring
1-3 år
• Klinisk testning I-III
Udvikling
5-6 år
• Registrering af lægemidlet i henhold til de enkelte landes medicinallov- givning
Registrering
5-6 år
• Undersøgelser via forsøgsdyr• Cellekulturer og modeller
Undersøgelse af lægemidlets vej gennem kroppen
1-2 år
Lægemiddeludvikling fra bunden
Mar
keds
førin
g
Figur 8. Medicinudvikling.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.3.0
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Fordeling
Optagelse
Udskillelse
Blod
LeverNyre
Væv
Figur 9. Lægemidlets vej gennem kroppen.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.3.1
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Doserings-faktorer
Koncentrationvs. opholdstidi blodet
Koncentrationvs. opholdstid ivævene og andre kropsvæsker
Koncentrationvs. infektionensvarighed
Farmakolo-gisk ellertoksisk effekt
Antimikrobieleffekt vs. tid
Farmakokinetik og farmakodynamik
OptagelseUdskillelse
Farmakokinetik Farmakodynamik
Figur 10. Farmakokinetik og farmakodynamik.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
Figur 11. Patentregler.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
Originalitet Opfindelsen skal være ny og må altså ikke eksistere i forvejen
Opfindelseshøjde Opfindelsen må ikke være en selvfølgelighed for en fagmand, men skal være noget innovativt
Anvendelighed Opfindelsen skal reelt kunne fremstilles og anvendes
Produkter En ny type medicin som tablet
Processer Et tabletdoseringsapparat til handicappede
Forbedringer af En ny slags tablethjælpemiddel der produkt eller proces gør medikamentet lettere at sluge
Krav Kommentar Typer af patenter Eksempel
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.7.1
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
A T GT T T G T A A A T C A A C A T T T G
cDNA
cDNA
Isoler og oprens mRNA
mRNA cDNA
Revers transkriptase Indsæt det dannedecDNA i plasmider
Indsætplasmideri bakterier
Dyrk bakteriernei vækstmedium
Isolerplasmiderog oprenscDNA
Lav sekvensanalysepå cDNA-stykkerneog registrer disse datai biblioteket
Figur 16. Dannelse af cDNA-bibliotek.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
CH3
CH3
HO
OHC
OHOH
OCH
HOHO
OH
OEthinylestradiol Genistein17 β-østradiol
Figur 17. b. Østrogene forbindelser.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8.1
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
H
C
H
H
H
C
H
H
C OH
H
C
H
H
OH
C
H
H
C H
H
C
H
H H
H
C O
H
H
C
Propan-1-ol Propan-2-ol Methoxyethan
Figur 18. Tre isomerer.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8.3
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
O
O
O
O
N
NH
*
O
O
O
O
N
NH
*
R-thalidomid S-thalidomid
Figur 20. Spejlbilledisomerer.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8.4
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Figur 21. Kun den ene spejlbilledisomer har en effekt.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8.8
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
50
100
Virkning i kroppen
Terapeutiskvirkning
Toksiskvirkning
Dosis af lægemidlet
ED50 ED99LD1 LD50
Figur 22. Dosis-virkningskurve.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8.8.1
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Promotor
Cellekerne
Cytoplasma
Luciferasereportergen
Lysglimt
Lægemiddel bindes til promotor
Figur 23. Testceller der udsender et lysglimt.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.8.3
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
HO
CH3
O
HN
Paracetamol
Figur 24. Paracetamol.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.16
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
O
HO
NH H3C
H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
O
O
O
O
OH O
O
O
O
OH
OO
Taxol
Figur 25. b. Den kemiske opbygning af taxol.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
CH
HN
CH
CH3
O
CH3
CH3
HO
O
CH3
CN
Efedrin blev oprindeligt isoleret fra efedraplanten, Ephedra vulgaris, men fremstilles i dag syntetisk
Ricinin stammer fra planten amerikansk olieplante eller kristpalme, Ricinus communis
Efedrin anvendes som stimulerende lægemiddel. Efedrin har en vis strukturel lighed med kroppens eget stresshormon adrenalin
Ricinin er blevet anvendt som afføringsmiddel
N
Efedrin
Ricinin
O
O
O
N
OH
HO
H3C
Frøene fra det tropiske træ bræknødplante, Strychnos nux-vomica
Morfin udvindes af opiumvalmuenPapaver somniferum
Codein laves ud fra morfin
Atropin udvindes af planter fra natskyggefamilien som galnebærAtropa belladonna, pigæble Datura stramonium og bulmeurt Hyoscyamus niger
Stryknin virker muskelstimulerende i små doser, store doser kan give krampeanfald der i værste fald kan medføre døden. Har været brugt som rottegift
Morfin bruges som smertestillende middel. Desuden misbruges morfin som et stærkt vanedannende rusmiddel
Codein er et methyl-derivat af morfin og anvendes bl.a. i lægemidlet kodimagnyl
Atropin virker muskelafslappende og er dødeligt i store doser
Navn og struktur Oprindelse Virkning
N
O
N
OH
O
H3C
H3C
O
N
OHCH3
N
O
Stryknin
Morfin
Codein
Atropin
Figur 26. Eksempler på alkaloider med medicinsk anvendelse.Bioteknologi 5 · Tema 9© 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
Figur 27. Fremstilling af proteinlægemidler vha. rekombinant DNA-teknik.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
TT
TTAA
AA
TTTT
AA
AA
T
T
TAA
ATA
T
T
TAA
ATA
T
T
TAA
ATA
Plasmid-DNA
Rekombinante plasmider
Bakteriekromosom
Klæbrige ender
Sammenblanding
Human-DNA og plasmid-DNAklippes med restriktionsenzymog får ’klæbrige ender’
Enzymet DNA-ligase kobler klæbrige ender sammen
De rekombinante DNA-molekyler indsættes i bakterier
Rekombinante DNA-molekyler kopieres og bakterierne deler sig
Bakterieklon som producerer meget af det ønskedeprotein, fordi klonen har mange rekombinanteDNA-molekyler med koden for proteinet
Human-DNA med genfor det ønskede protein
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.17.1
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Symboler
Det ønskedeprotein
Ligand koblet tilpolymerkugleBlanding af
forskellige stofferog det ønskedeprotein
Andenskyllevæske
Blandingen hældespå en kolonne medpolymerkugler tilkobleten ligand der passertil det ønskede protein
Uønskede stoffer skyllesgennem kolonnen. Deønskede proteiner forbliveri kolonnen
Det ønskede proteinløsnes fra ligandenog oprenses
Figur 28. Oprensning af et proteinlægemiddel.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.18
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
+
+
+
+
-
-
Produktet kan produceres i ubegrænsede mængder
Produktet er sikkert, dvs. der er ikke immunproblemer
Produktet kan nemt forbedres via genmodifikation eller efterfølgende kemisk modifikation
Proteinprodukter er nemme at fremstille
Produktet er artsspecifikt (et produkt der virker på mennesker virker ikke på fx svin)
Produktet er normalt ikke virksomt når det indtages oralt
Rekombinant DNA-teknologi
Figur 29. Fordele og ulemper ved rekombinant DNA-teknik.Bioteknologi 5 · Tema 9© 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.20
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Inhalation
IntravenøstOralt
Stikpille
Injektion ihud, muskeleller blodkar
Plasterellersalve
Figur 30. Administration af lægemidler.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
Figur 31 a. Lægemiddelfordeling i kroppen.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
Blodkredsløb
Galde-blære
Galde
Tyndtarm –lægemidletabsorberes, ned-brydes, udskilles
Lever – lægemidletnedbrydes
a
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.21b
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Fordøjelses-kanal
Ekstracellu-lær væskeBlod og lymfe
Afføring
Lunge
Lever Fedtvæv
Galde
Nyre
Urinblære
Urin
Lunge Organer
Alveoler Bindevæv Knogler
Udåndings-luft
Kirtler
Krops-sekreter
b Oralt Inhalation Intravenøst(direkte i blodkar)
Indsprøjteti bughulen
Indsprøjtetunder huden Indsprøjtet
i muskel
Påført huden
Figur 31. b. Lægemiddelfordeling i kroppen, generelt.Bioteknologi 5 · Tema 9© 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.22
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Lægemiddel
Lipoprotein
Vævsceller
Blod
+
+
Vævsproteineller enzym
Plasmaprotein
1
3
2
4
57
+
+
Transportproteiner
Receptor derstimulererendocytose
Lipoprotein-komponenter
6Nedbrudtlægemiddel
Figur 32. Transport af lægemidler.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.25
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
DNA
mRNA
Protein-syntese
Intracellulær receptor
Binding tilintracellulærreceptor
Blodkar Transportprotein Steroidhormon
Figur 33. Binding af steroidhormon.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.26
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
Positiv feedback
Signal A+
+B
Negativ feedback
Signal A-
+B
Figur 34. Hormonel regulering.Bioteknologi 5 · Tema 9© 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.26.1
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
KræftcelleNormal celle
Herceptin er en cellegift der er koblet til monoklonale antistoffer mod HER2-protein
Celleoverflader med få ogmange HER2-proteiner
Figur 35. Herceptin bruges som målrettet kemoterapi mod cancerceller.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.
[email protected]. 40520989
Illustration fig 9.27
Bognavn Bioteknologi 5Kunde Nucleus forlagTegner Elin Steffensen
a
b
Patienter der tager lægemidlet
Andel af patienter hvor lægemidlet virker efter hensigten
Antallet af patienter med en bestemt lidelse
Antallet af patienter med en bestemt lidelse
Figur 36. a. Status for medicinsk behandling i dag. b. Det ideelle fremtidsscenarie.Bioteknologi 5 · Tema 9 © 2011 · by Nucleus Forlag ·Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-55-0.