糖尿病在60年前还是个不治之症。那时的病人除禁食之外，就别无它策。直到本世纪初尼 · 波列斯库（Nicolas Paülescú）在罗马尼亚，班丁与贝斯特（Banting和Best）在加拿大，才分别确认了胰岛素是抗糖尿病的有效用剂。1922年胰岛素具备了商业上的使用价值。从那时起，糖尿病终算是能被医治了。过去，在胰岛素方面，主要努力方向曾是朝着长效与获得更纯制剂二个方面发展，下面叙述近年来的新进展。
胰岛素泵
用胰岛素治疗的糖尿病人，摄入牛或猪的胰岛素，每日皮下注射一至二次。实际上，他们所摄入的方式完全不符合正常生理的状态。现在的发展，在某种程度上，拨转了上述缺点。
第一是发明了一种持续式胰岛素皮下灌注泵，简称SCII泵：一般组成是一只靠电动机拖动的注射器，或称蠕动泵，能持续地以恒定或可变的基础转速（basal rate）给皮下或肌肉输送胰岛素。大多数的这种泵都在病人进食前增输一个胰岛素补增量来预防进食引起的血糖增高。
目前这些泵都按“开环”原理进行工作，不能随着血糖变化来自动调节注射量，如果使用不当，还会有危险。因此，在使用方面受到限制，仍未推广作常规使用。但SCII泵代表了使胰岛素给药进入更加接近生理方式的一个重要步骤，肯定会在将来对更多糖尿病人作出贡献。
遗传工程与人体胰岛素
第二个发展是利用遗传工程生产人体胰岛素。
世界卫生组织预测到本世纪末，要用胰岛素治疗的糖尿病人数将比现在增加一倍，因此按目前的来源情况估计，未来十年间的供应势将出现极度紧张。造成糖尿病人数增加的原因很多，其中最重要的是提早了诊断期，特别是对疾病本身有了更多了解之后带来了治疗方法的改进。效果最显著的是在对糖尿病孕妇病人的医疗上，使得婴孩与母体的死亡率都有明显下降，现在已达到了接近非糖尿病母亲的死亡水平。由于已强烈的显示出了遗传因素能在许多个体身上直接与糖尿病发病有关，因此、婴孩死亡率的下降意味着糖尿病的总基因库增加，并潜伏着在总人口中增加糖尿病的发病率。
因此，迫切要求开辟胰岛素供应的其他来源，既能完全满足糖尿病人的治疗需要，又不向社会提出肉类供应的脱离实际的苛求。这个要求受到目前世界上最主要胰岛素供应厂商礼来药厂的关注，它早在八年前就已下定决心要把胰岛素生产转向遗传工程方面。虽然在研究的开始阶段，这项技术需要巨额投资，但它具有诱人的发展前景，因为它非但在生产高质量与高纯度胰岛素的能力上，具有产量无限制，不再依赖肉类工业与最终获得更大经济效益方面的巨大潜力；而且还表现在生产各种不同类型蛋白质分子的能力上，也具有巨大潜力。
遗传工程
遗传工程的基础，随着不同描述而有各种称呼，所谓基因接合、基因外科与重组33 NA技术等，指的都是一种对DNA的操作技术。作一简单比拟，可以把DNA看作由一些小球珠联成的双链体，球珠只有四种类型，按照精密设计的天然的模式排列在一起、由其中三个球珠即核苷酸组成一组，形成一个密码子，每个密码子表示一个氨基酸。这样，在蛋白质中氨基酸的线性排列可由DNA链中相应密码子的线性顺序所表示。蛋白质结构与DNA结构间所存在的这种关系就是遗传密码。
使用某种叫做限制性核酸内切酶把DNA链断开，中间插进其他DNA顺序，再把它重新闭合起来，这种手术称为“重组”，由此组成的DNA称为“重组DNA”。在外来的DNA顺序上，带有产生特种蛋白质的特殊编码，指导特种蛋白质合成。合成途径与天然DNA上的编码所采用的完全一样。
指导蛋白质合成只是细胞中DNA二个主要功能之一，另一个功能是把遗传信息代代相传。DNA具有产生自己复制品并递传给每代子细胞的显著能力，能够出色完成信息传代的任务。
人体胰岛素的生产
技术要领已经归纳如上，但有若干细节尚须略加说明。除开方法本身引人入胜之外，这是第一个利用遗传工程生产出来的一种医疗用的重要产品，当然也绝不会是这类产品的最末一个。在生产其它产品时，在方法细节上会有若干不同，但基本原理则都是一样的。
人体胰岛素的生产工艺包括四个步骤：第一步，必须得到胰岛素的基因；第二步，必须把基因插入一个合适的载体中去，在这里所用的载体是细胞的质粒；第三步，把带有外来基因的载体插进宿主细胞，这里选用的宿主细胞是大肠杆菌中一种叫的特殊菌株；最后一步，胰岛素基因在宿主细胞中必须要有表达。
利用遗传工程生产人体胰岛素可有二种方法。第一种即本文所介绍的，内容包括：先分别制备A与B两个链，之后再把它们化学的结合在一起。另一种是先生产人体胰岛素原，再去除其中的C - 肽，得到人体胰岛素。后一方法现正处在发展阶段，预测终将取代用A、B两链的前一种。
为了叙述方便，文中用“胰岛素”一词代表“胰岛素A链”与“胰岛素B链”二种、因为这二种都来自相同的操作过程。胰岛素原的途径也主要包括有下述的相似技术。
1. 基因的获得
胰岛素基因可从几个方法得来。其中最新也是最复杂的一种方法是用计算机控制，按简单的化学缩合反应去合成已知的DNA顺序，人们把这种精巧的设计取个别名叫它“基因机器”，能把非常繁复的DNA程序只在几小时内处理完毕，如用传统的合成技术来做可能要花好几个星期才告完成。当然，要使整个操作得到成功，先决条件需先已知该蛋白质的顺序，才能按照密码编制规定，设计出来正确的DNA顺序，幸亏在1955年桑格（Sanger）他们就已把人体胰岛素的顺序确定下来了。
2. 基因的插入：载体与宿主细胞
每一活细胞中，都存在着惊人复杂的生物化学反应途径，使它有可能根据DNA结构内的编码信息合成所要蛋白质。虽然现在还不能在体外进行大规模的模拟，但已有可能在适当的宿主细胞内利用这种方式。所选用的微生物是大肠杆菌中一种叫K12的特殊菌株，这是因为它在基因研究中已被使用多年，对它在遗传方面的知识，比起其他微生物来，无疑地要了解多一些，而且它还是一种“减毒”菌株，不会定居在人体或动物肠道中。
虽然胰岛素基因做成功了，能够供转录与转译生成蛋白质周的适当宿主细胞也使用上了，但是，光把一段赤裸的或叫无膜DNA插入进去，则是在任何细胞中都不能叫它发挥作用，即生产蛋白质的。这是因为插入的DNA会被细胞中的核酸酶类所破坏（这些酶类能水解或降解DNA）。所以必须借用一种既能被细胞所接受，又能在里面发挥作用的形式。自然界又一次给人们提供了一种以细菌质粒的形式来做它合适的介质或称载体。它们是些处在染色体外的DNA小片段，存在于某些细菌体内，与宿主有机体相共存。它们有对宿主有用的某些性质，如有抵御抗生素作用的性质或称抗生素抗性（antibiotic resistance），有作为交换，利用宿主细胞代谢机制来复制自己的性质。自然界中它们能从一个细菌细胞进到另一个细菌细胞，在实验室中，能容易地把它们送进合适的宿主有机体如大肠杆菌中去。
遗传上讲，质粒结构非常简单。与大肠杆菌染色体中含有4，000 ~ 5，000个基因或在人体染色体中能发现的50，000 ~ 100，000个基因相比较，它们的基因数目只含10个或不到，因此，较易地对它们进行“施工设计”。
质粒能很容易从细菌细胞中被分离出来，并借助限制与连接酶类的作用，把合成生产胰岛素用基因插进去（连接酶在DNA束中与共价键重新结合）。在有钙离子存在情况下，再把这些加过工的质粒送回宿主大肠杆菌中去。这种操作方式叫做“转化”，因为细胞已带有外来遗传信息，赋予了与细菌染色体相同的作用性质，当把这种转化细胞进行培养时，质粒能递次传给每代子细胞，并不依靠细菌分裂而自行繁殖，结果是成倍地产生了合成“外来”基因的复制品。这种过程就叫做“无性繁殖”（Cloning）或“克隆化”。
值得注意的是：质粒所具有的抗生素抗性这个性质，在遗传工程中发挥了良好的效用。质粒利用自己的基因去抵御四环素与氨苄青霉素的作用。其中有一种，如氨苄青霉素抗性基因，会因有胰岛素合成基因的插入而引起失活。因此，就可利用它们抗生素抗性模式的不同，去把那些载有正确结构即内含胰岛素基因质粒的细菌拣选出来，这种细菌将只有四环素抗性而没有氨苄青霉素抗性。所有其它没有接上质粒的细胞则对二种抗生素都无抗性。
3. 基因的表达
因为大肠杆菌不需要胰岛素，即使在质粒中已插有胰岛素基因而后者也不会正常地表达出来，也即是不会产生胰岛素。所以对它还须采用一些遗传工程上的其它有效措施。
把胰岛素（A或B链的）基因与色氨酸合成酶的基因相结合，后者能合成为正常细胞代谢所必要的色氨酸。如果在培养时，这种带有外来基因的细胞发觉生长培养基中缺少色氨酸时，细菌就会通过内部调节，激活色氨酸合成酶基因，不断合成色氨酸。由它造成的效果，因为在它与胰岛素基因间没有“休止”符号，也带动胰岛素基因一起激活，并通过转录转译等步骤合成了自己的蛋白质，结果形成了一种由色氨酸合成酶与胰岛素A或B链相连结的嵌合式蛋白质。
最后措施是除去不需要的色氨酸合成酶部分，只让完整的胰岛素链保留下来。该项工作可在胰岛素与色氨酸合成酶二种基因间插入氨基酸 - 甲硫氨基酸来完成，把这种氨基酸介联于在嵌合式蛋白质中的二种蛋白质间。胰岛素中不存在甲硫氨基酸。但后者遇到溴化氰后引起裂解异常灵敏。因此，经用溴化氰处理后，非但长链能从甲硫氨基酸处断裂，把胰岛素与不需要的蛋白质进行化学分离，还把后者分裂成较小的肽类片段。由于胰岛素链的分子较大，就很容易在与这些小分子肽类的分离过程中单独提取得到。
制造过程的最末一步是利用氧化亚硫酸分解，先在胰岛素A链B链间搭成二硫化桥而把二者连接起来，再用离子交换与凝胶过滤色谱法等手续，对人体胰岛素提纯。
技术的最终产品是生物合成人体胰岛素。与天然人体激素相比较，从各方面鉴定都证明为完全相同。它也给胰岛素在纯净度上树立了新的标准。生物合成人体胰岛素的成功，预示了在胰岛素治疗上，包括B前尚在探索阶段的人体胰岛素原与人体C－肽类，一个新时代即将来临。
[Pharmacy International，1983年11月]