INSULINA UMA ABORDAGEM TERAPÊUTICA, BIOTECNOLÓGICA E SANITÁRIA

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INSULINA UMA ABORDAGEM TERAPÊUTICA, 
BIOTECNOLÓGICA E SANITÁRIA 
 
Willian Tosta Pereira de Oliveira 
Farmacêutico Clínico e Industrial – UnB 
williantosta@yahoo.com.br 
 
Roberto Carlos Rocha de Moura 
Farmacêutico – UFMS 
Mestre em Ciências da Saúde – UnB 
roberto.crm@gmail.com 
Orientador 
 
INTRODUÇÃO 
A insulina humana é secretada pelas células β das ilhotas pancreáticas e liberada 
nos períodos pós–prandiais sendo fundamental para o controle do nível glicêmico 
juntamente com o glucagon (RANG, 2003). A molécula de insulina é constituída por 2 
cadeias polipeptídicas A e B; formadas, respectivamente, por cadeias de 21 e 30 
aminoácidos ligadas por pontes dissulfeto (RASKIN, 2006). 
Compreender o mecanismo de ação e o comportamento desse hormônio é essencial 
para o tratamento da Diabetes Mellitus – DM –, doença decorrente de problemas no 
controle efetuado por esse hormônio. Existem dois tipos de DM a tipo I e a tipo II. A 
primeira é resultante da não secreção de insulina pelo pâncreas e a segunda, não 
insulinodependente, ocorre por fatores não diretamente ligados à secreção de insulina, 
onde o tratamento é realizado, principalmente, sem a utilização desse hormônio 
(KATZUNG, 2003). 
A insulina sintética com estrutura idêntica ao hormônio tem em parte substituído as 
insulinas de origem animal (bovina, suína ou mista) no tratamento da DM–I. Essa insulina 
é produzida por síntese química ou por técnicas de DNA recombinante (HIRSH, 2005), 
parte que será explorada nesse trabalho. 
A busca de uma insulina mais próxima à fisiológica fez com que surgissem as 
insulinas de curta e longa duração, por modificações na estrutura protéica (RANG, 2003). 
Este trabalho traça um histórico da função e utilização terapêutica da insulina, 
demonstra sua importância no tratamento da DM, as técnicas empregadas na sua produção 
e no desenvolvimento de novos análogos; além de abordar sobre enquadramento da 
insulina como medicamento na Agência Nacional de Vigilância Sanitária. O artigo foi 
 
desenvolvido como uma revisão bibliográfica, a partir de livros e artigos que abordam o 
tema. 
INSULINA DA PATOLOGIA À FARMACOTERAPIA. 
A insulina humana é sintetizada pelo pâncreas endócrino que é constituído por 
cerca de 1 milhão de ilhotas de Langerhans, distribuídas por todo órgão (KATZUNG, 
2003). Essas ilhotas possuem quatro tipos de células, sendo cada uma responsável pela 
secreção dos hormônios mencionados. A insulina é secretada pelas células β, o glucagon 
nas células α, a somatostatina nas células D e o peptídeo pancreático nas células F. As 
células β representam 60–80% da ilhota e formam um núcleo central. (DAVIS, 2005). 
A insulina possui peso molecular de 5734 Daltons, contém 51 aminoácidos 
dispostos em duas cadeias – A e B – unidas por pontes dissulfeto; entre as espécies – 
humanos, bovinos, suínos – existem diferenças nos aminoácidos de ambas as cadeias. A 
insulina bovina difere do hormônio humano em três aminoácidos, enquanto somente um 
aminoácido diferencia a insulina suína da humana (KATZUNG, 2003). A figura I mostra 
a estrutura da insulina humana. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diabetes Mellitus 
A Diabetes Mellitus (DM) forma mais comum de diabetes é uma patologia causada 
pela perda parcial ou completa das respostas biológicas mediadas pela insulina. Existem: a 
Insulinodependente, ou tipo I, e a não Insulinodependente, tipo II. A Diabetes Mellitus tipo 
I – DM–I – normalmente ocorre durante a infância ou adolescência, é causada por uma 
destruição auto–imune das células β das ilhotas de Langerhans; caracteriza–se pela 
ausência ou níveis baixos de insulina no sangue, além de altos níveis de glicose sanguínea 
(WALSH, 2003). 
Figura I. Molécula de insulina humana. Fonte: RASKIN, 2006. 
 
 A DM é uma das principais causas de morte em diversos países. A incidência 
mundial desse patologia está aumentando. Em 1995, existiam 135 milhões de pessoas 
afetadas. A estimativa para o ano de 2025 é de cerca de 300 milhões. O aumento da 
incidência é devido a inúmeros fatores como: o aumento da população e da estimativa de 
vida maior em todo o mundo, má–alimentação, sedentarismo e obesidade (WALSH, 2003). 
Em certos países tropicais, uma das causas bem comuns de diabetes é a pancreatite crônica 
associada a fatores nutricionais ou tóxicos. Em casos muito raros, essa patologia pode ser 
devida a mutações puntiformes no gene da insulina (DAVIS, 2005). 
 Os sintomas característicos da fase aguda são: poliúria, polifagia, emagrecimento, 
perda da força. As manifestações crônicas degenerativas observadas são: infarto do 
miocárdio, arteriopatia periférica, acidente vascular cerebral (AVC), microangiopatia, 
nefropatia e neuropatia (SANTOS, 2008). 
 Faz–se necessário ressaltar que uma das principais causa de mortalidade 
relacionada ao DM é a doença cardiovascular, especialmente a doença arterial coronariana, 
responsável por grande parte dos óbitos entre os adultos (CENTEMERO, 2009). 
O DM–I é uma doença metabólica multissistêmica decorrente do comprometimento 
da produção ou função da insulina. Caracteriza–se pela hiperglicemia e a cetoacidose. As 
complicações crônicas incluem aterosclerose progressiva das artérias, que pode levar à 
necrose isquêmica das extremidades dos órgãos internos, e à obstrução microvascular, 
causando lesão na retina, nos glomérulos renais e nos nervos periféricos. A relação de 
metabolismo anormal da glicose e lesões vasculares é desconhecida (ABBAS, 2005). 
 
Tratamentos utilizados para a Diabetes Mellitus 
A terapêutica hoje empregada é eficaz, mas estudos são necessários para 
proporcionar um maior elucidação dessa patologia, e como se sabe fatores genéticos 
influem na Diabetes, assim como em outras doenças; com isso, a medicina tender a evoluir 
no sentido de buscar terapias individualizadas e prevenção da ocorrência das mesmas 
(CARVALHEIRA, 2002). 
 Os parâmetros utilizados para a classificação dos distúrbios metabólicos são 
determinados pela OMS – Organização Mundial da Saúde – e pela ADA – American 
Diabetes Association –. O diagnóstico de Diabetes Mellitus é definido quando existe duas 
mensurações de glicemia de jejum (pelo menos oito horas após a última refeição) maiores 
 
que 126 mg/dl ou quando os valores da glicemia duas horas após sobrecarga com 75 g de 
glicose são maiores que 200 mg/dl (CENTEMERO, 2009). 
 O teste de sobrecarga de glicose, ou teste de tolerância a glicose, é realizado quando 
parâmetros anteriores não permitiram chegar ao diagnóstico de DM, mas existem os sinais 
e sintomas clínicos. O modelo delineado pela ADA e OMS é aquele onde se faz a dosagem 
da glicose em dois momentos: o primeiro, com o paciente em jejum de 8 a 14 horas; e o 
segundo, 120 minutos após a ingestão de glicose anidra (BIOTÉCNICA, 2010). 
 A presença de sintomas típicos (poliúria, polidipsia e perda de peso) associados a 
níveis de glicemia > 200 mg/dl em medidas aleatórias, ou seja, independentemente do 
tempo em que a última refeição foi realizada, também caracterizam o diagnóstico 
(CENTEMERO, 2009). 
 Os objetivos do tratamento são promover o controle metabólico (principalmente, 
dos níveis glicêmico), permitir o crescimento e desenvolvimento adequado, promover o 
bem estar físico e psíquico e evitar a manifestação das complicações crônicas da patologia 
(RANG, 2003). A insulina pode ser administrada por via intra–venosa, intra–muscular; 
mas o tratamento crônico utiliza como via de administração, predominante, a injeção 
subcutânea do hormônio. O objetivo da insulinoterapia por via subcutânea consiste em 
repor a insulina basal normal (normal, jejum, e entre as refeições) e a prandial – durante as 
refeições – (KATZUNG, 2003). 
 As preparações comerciais de insulina são classificadas de acordo com a duração 
em: ação em curta, intermediária e longa; outro aspectoé a espécie de origem: humana, 
suína, bovina ou mistura bovina e suína. A insulina humana tornou–se amplamente 
disponível pelo advento e desenvolvimento das técnicas de DNA recombinante (DAVIS, 
2005). Essas técnicas levaram a diferentes formulações de insulina que diferem em 
aspectos como as técnicas de produção de DNA recombinante, sequência de aminoácidos, 
concentração, solubilidade e tempo de início e duração de sua ação biológica (KATZUNG, 
2003). 
 A tecnologia empregada na produção das primeiras insulinas não permitiu diminuir 
as reações de sensibilidade a esse hormônio, pois as técnicas empregadas deixavam 
contaminantes. Com as modernas tecnologias empregadas nos processos de produção 
dessas insulinas de origem animal, como a cromatografia, conseguiu–se diminuir nas 
formulações a quantidade de contaminantes obtendo–se um hormônio de melhor qualidade 
(WALSH, 2003). 
 
A insulina bovina e suína, devido às diferenças nas sequências de aminoácidos 
possuem propriedade físico–químicas diferentes da humana. Por outro lado, a produzida 
com o uso da tecnologia do DNA recombinante, é mais solúvel em soluções aquosas. 
Atualmente, as formas disponíveis no mercado são supridas em pH neutro, resultando em 
uma melhor estabilidade e isso é essencial por permitir o armazenamento por vários dias 
em temperatura ambiente (DAVIS, 2005). A tabela 1, abaixo cita as principais 
preparações de insulina disponíveis no mercado. 
 
 
 
 
 
As insulinas de ação rápida e de ação curta são apresentadas na forma de soluções 
transparente em pH neutro e contem pequenas quantidades de zinco para melhorar a sua 
estabilidade e o prazo de validade. Todas as outras formas, que sofreram alterações com 
um intuito de se atingir um efeito prolongado, são apresentadas na forma de suspensões 
turvas em pH neutro, com protamina em tampão de fosfato (insulina com protamina neutra 
Hagedorn – NPH–) ou com concentrações variáveis de zinco em tampão de acetato 
(insulinas ultralentas e lentas). A única de ação longa solúvel é a glargina (KATZUNG, 
2003). A figura II demonstra o tempo de ação no organismo humano das diferentes 
formulações de insulina. 
 
 
 
 
 
 
 
Existem a disposição dos pacientes portadores da DM–I, dois análogos de insulina 
de ação rápida: a Insulina Lispro e a Insulina Aspart que têm por função a reposição 
prandial do hormônio, em virtude de seu rápido inicio de ação e ação máxima precoce. É a 
que mais reproduz a secreção prandial normal de insulina endógena de indivíduos sadios 
(KATZUNG, 2003). 
Figura II: Tempo de ação das diferentes formulações de insulina. 
Fonte: HIRSH, 2005. 
Adaptado de KATZUNG, 2003. 
 
A insulina regular não é tão boa como essas para esse efeito, conforme pode ser 
observado na figura II. Um ponto a ser destacado com relação a insulina Lispro é a sua 
menor variabilidade de absorção (5%) em comparação com a insulina Regular (25%) e as 
de ação intermediária e longa (25–50%) (DAVIS, 2005). 
 A insulina Regular é uma insulina zinco cristalina solúvel, de ação curta, seu efeito 
aparece dentro de 30 minutos, tende a forma dímeros que se associam em torno dos íons de 
zinco, formando hexâmeros de insulina; essa conformação leva a um início tardio de ação 
e aumenta o tempo necessário para atingir a ação máxima. É útil nos casos onde a 
necessidade de insulina muda rapidamente, como por exemplo, infecções agudas ou após 
cirurgias; como também, na cetoacidose diabética (KATZUNG, 2003). 
 As insulinas de ação intermediária foram desenvolvidas para se obter uma 
dissolução mais gradual ao serem utilizadas, possuem duração de ação prolongada. As 
preparações mais utilizadas são a Insulina Lenta (suspensão de insulina zíncica) e a 
Insulina NPH (com protamina neutra de Hagedorn). A primeira, é mix de insulina 
cristalizada – Ultralenta – e amorfa – Semilenta – em um meio tampão acetato, que 
objetiva imitar a solubilidade da insulina (DAVIS, 2005). 
 Tanto a insulina Ultralenta (suspensão de insulina zíncica expandida) quanto a 
NPH são insulinas de ação longa (DAVIS, 2005). A Ultralenta ressurgiu a pouco tempo, 
associada com de ações rápida, com o intuito de promover um controle ótimo da glicemia 
em pacientes com DM–I; em contraste com as suas formulações anteriores possui uma 
duração de ação mais curta e efeito máximo pronunciado, evitando assim os riscos de 
hipoglicemia. (KATZUNG, 2003). 
 Uma outra insulina disponível, e que o desenvolvimento se deu por causa da 
necessidade de se ter uma reposição de insulina reproduzível, conveniente e basal, é a 
insulina Glargina que consiste em um análogo solúvel de insulina de ação Ultralonga sem a 
presença de pico, ou seja, com amplo platô de concentração plasmática (KATZUNG, 
2003). 
 A abordagem farmacoterapêutica da DM–II utiliza outros fármacos para o 
tratamento. A insulina é utilizada em casos mais complexos. Normalmente a terapia 
emprega: os antidiabéticos orais classificados em secretagogos da insulina (sulfoniluréias, 
meglitinidas, derivados da D–fenilanina), biguanidas, tiazolidinodionas e inibidores da α– 
glicosidase (KATZUNG, 2003), que por não serem o foco da presente revisão, não serão 
abordados minuciosamente. 
 
Técnicas de produção de insulina para utilização humana 
 As técnicas de produção de insulina sofreram grandes transformações no decorrer 
das últimas décadas. Antes da metade da década de 1970, as apresentações comerciais de 
insulina tinham pró–insulina, substâncias semelhantes ao glucagon, polipeptídeos 
pancreáticos, somatostaina e peptídeos intestinais vasoativos. Esses contaminantes foram 
retirados com a introdução de insulinas suínas monocomponentes (DAVIS, 2005). 
 No fim dos anos 70, realizou–se uma mobilização com o objetivo de se desenvolver 
uma insulina humana biossintética, que fosse semelhante ao hormônio endógeno (DAVIS, 
2005), e com isso, não causasse resposta alérgicas. No presente tópico vamos explorar um 
pouco dos aspectos que envolvem a produção de insulina suína e a obtida por técnicas de 
DNA recombinante 
 A insulina obtida por engenharia genética tornou–se possível pela descoberta do 
modelo estrutural da molécula de DNA por Watson e Crick. A elucidação da estrutura do 
DNA impulsionou o desenvolvimento da genética, e ao mesmo tempo, iniciou uma 
revolução no modo de como os seres vivos são entendidos (FERREIRA, 2004). 
 A humanidade emprega os processos biotecnológicos a milhares de anos, mas eram 
desconhecido os agentes responsáveis por esses processos. Existem relatos de emprego dos 
processos fermentativos por civilizações antigas para produção de bebidas alcoólicas há 
cerca 6000 a. C. O Egito antigo utilizava fermento para fabricação de pães; a produção de 
iogurtes e queijos é utilizada pelo homem há anos – 800 a.C – (OLIVEIRA, 2009). 
 A elucidação da estrutura tridimensional do DNA por Watson e Crick, em 1953, 
permitiu o surgimento de ferramentas para manipulação genética. Na década de 70, as 
técnicas de engenharia genética permitiram a obtenção de organismos e proteínas 
recombinantes, levando à produção de substância ou a catalisação de reações para as quais 
não eram geneticamente programados. A aplicação dessas metodologias em processos 
industriais passou a se tornar freqüente, e a fabricação de insulina recombinante foi uma 
das pioneiras nesse processo (OLIVEIRA, 2009). 
 Para a indústria farmacêutica, a utilização de processos biotecnológicos é essencial 
para a obtenção de inúmeros produtos para a saúde humana e animal. Na metade do século 
XX, o desenvolvimento de um medicamento – penicilina – foi o ponto de onde começou a 
se traçar a história da biotecnologia moderna (VAZ, 2007). 
 Existe uma grande diversidade de microorganismos envolvidos em vários processos 
naturais. Esses produzem uma variedade de substâncias químicas que podem ser usados 
 
como: combustíveis,aditivos alimentares, tratamentos farmacoterapêuticos, suplementos 
alimentares e polímeros. A produção de produtos utilizando esses microorganismos é um 
dos maiores focos da indústria biotecnológica (JIANZHONG, 2009). 
 Os recentes avanços no conhecimento do genoma e nas técnicas de engenharia 
genética, combinadas com análises computacionais, estão abrindo novos horizontes no 
conhecimento. Essa associação permitiu a elucidação de vários mecanismos da fisiologia 
celular, e, é um dos pontos chave para a produção industrial de medicamentos que utilizam 
a técnicas da biologia molecular (JIANZHONG, 2009). 
 A insulina sintética – com estrutura idêntica ao hormônio humano – obtida por 
essas técnicas tem substituído as insulinas empregadas anteriormente (bovina, suína ou 
mista). Entre as técnicas de obtenção estão a síntese química e a biotecnológica. A busca 
de uma insulina mais próxima da fisiológica fez com que surgissem as insulinas de curta e 
longa duração (RANG, 2003). Isso foi possível devido a modificações na molécula de 
insulina, assunto que será abordado posteriormente. 
 No conceito de industrialização, está intrínseca a capacidade de transformar 
matérias primas em bens e produtos requeridos pela população. O incremento da 
capacidade produtiva em substituição às formas artesanais e rudimentares permitiu a 
disseminação para a população do conhecimento farmacoterapêutico, permitindo assim o 
aumento da qualidade e expectativa de vida (CATAPRETA, 1999). 
 Na biotecnologia industrial o elemento central é o reator, pois é nele que ocorrem 
as transformações de interesse; apesar de essencial não é o mais importante do processo. 
Existem dois conjuntos de operações que devem ser considerados. O primeiro refere–se 
aos tratamentos iniciais – que antecedem a operação –, e o segundo os tratamentos finais – 
englobam a separação e a purificação dos produtos e tratamento dos resíduos – (VAZ, 
2006). 
Nesse contexto, se abordarão os aspectos industriais para a obtenção da insulina 
suína e bovina – muito utilizadas no passado – e da insulina sintética, atualmente 
disponível em grande escala no mercado. 
 
Insulinas de Origem Animal 
 A produção de insulina suína gera muitos resíduos, que devem ser fonte de atenção 
e manejo adequado, por acarretarem risco à população. A título de curiosidade, uma planta 
de uma indústria farmacêutica produtora de insulina situada em Montes Claros – MG 
 
possui três unidades componentes do processo industrial de obtenção do hormônio. A 
primeira unidade produz os cristais de insulina bovina e suína. A segunda é responsável 
pela fabricação do Proteomix – composto de enzimas presentes no pâncreas bovino e suíno 
–, Papaína – Látex obtido do Carica papaia (mamoeiro) –, Meios de cultura – 60 tipos 
diferentes de meios de cultura que são misturas padronizads de diversas substancias 
nutritivas em pó. E a terceira unidade, é responsável pelo envasamento dos frascos 
(CATAPRETA, 1999). 
 Desse processo, resulta uma série de resíduos como de pâncreas – 60 toneladas/mês 
–, ajuda filtrante – 40 toneladas/mês –, gordura – 14 toneladas/mês –, lodo residual da 
estação de tratamento de efluentes – 4 toneladas/mês –. Além de ser um processo muito 
caro, com matéria primas de difícil aquisição ainda possui o problema dos resíduos que, 
embora não resultem em grandes riscos à população, devem ter uma atenção com a sua 
destinação (CATAPRETA, 1999). Na figura III abaixo, pode se observar o fluxograma do 
processo de extração de insulina com a indicação dos pontos onde a geração dos resíduos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura III. Fluxograma do processo de extração de insulina com a indicação dos pontos 
onde a geração de resíduos. Fonte: CATAPRETA, 1999. 
 
Outra técnica de produção de insulina humana, a partir da suína, consiste na troca 
do aminoácido Alanina na cadeia B, na posição 30, da insulina suína; por uma Treonina 
nessa mesma posição fornecendo assim a mesma sequência da insulina humana. Esse 
método utiliza uma combinação de tratamentos enzimáticos e químicos no hormônio suíno. 
A insulina suína é primeiramente submetida a uma digestão, em pH 7,5 por 45 minutos, 
com tripsina (WALSH, 2003) - uma enzima de restrição – que reconhece sequências curtas 
específicas de DNA e cliva o dúplex – (LEWIN, 2001). O resultado obtido é uma clivagem 
seletiva de um peptídeo, depois ocorre a ligação da Arginina 22 e Glicina 23 na cadeia B. 
Os produtos dessa reação são a molécula de insulina e um octapeptídeo terminal, que são 
separados por uma coluna gel de filtração Sephadex G–75 (WALSH, 2003). 
 Um octapeptídeo correspondendo à sequência da cadeia B humana é sintetizado 
quimicamente. Esse peptídeo é acoplado à insulina da etapa anterior, por método químico 
estável, resultando assim em uma insulina humana semi–sintética. Essa uma técnica que 
utiliza muita matéria–prima, de baixo rendimento, e de custo muito elevado, o que a torna 
economicamente não atrativa. A figura IV ilustra essa técnica sucintamente (WALSH, 
2003). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Insulina Recombinante 
 A primeira insulina humana obtida pela tecnologia do DNA recombinante foi 
aprovada para uso médico em 1982, nos Estados Unidos, na Alemanha e na Inglaterra. A 
Figura IV. Esquema de obtenção de insulina humana semi–sintética. Fonte: WALSH, 2003 (com adaptações). 
 
produção utilizando essa tecnologia apresenta uma série de vantagens como: a eliminação 
dos riscos da transmissão acidental de doenças e de patógenos presentes no tecido 
pancreático animal, além de uma atrativa economia de produção (embora, o investimento 
inicial seja elevado) (WALSH, 2003). As técnicas de engenharia genética envolvem o uso 
de vetores de expressão que é conceituado como um vetor de clonagem projetado para que 
a sequência codificadora inserida em um sítio determinado seja transcrita e traduzida em 
uma proteína (LEWIN, 2001). 
Os microorganismos utilizados para a escala industrial são variados como: vírus, 
procariontes (bactérias e cianofíceas) e eucariontes (fungos, protozoários, algas, culturas de 
tecidos animais e vegetais) (VAZ, 2007). 
Para essa finalidade espera–se que esses tenham algumas características gerais 
como: elevada eficiência na conversão do substrato em produto, permitir o acúmulo do 
produto no meio,de forma a ter elevada a concentração do produto no caldo fermentado, 
não produzir substancia incompatíveis como o produto, ter constância quanto ao 
comportamento fisiológico, não ser patogênico, não requerer meios de cultura dispendiosos 
e permitir a rápida liberação do produto para o meio (VAZ, 2007). 
Nos últimos anos, vários vetores de expressão para Escherichia coli têm sido 
construídos para diferentes finalidades, como para a clonagem de cDNAs, de fragmentos 
de DNA amplificados por PCR (Reação em cadeia da polimerase), transcrição em in vitro 
e para a expressão e produção de proteínas heterológas (LIMA, 2001). 
 Sendo assim, os vetores de expressão devem ser desenvolvidos para cada 
finalidade, pois é a partir dela que se determinam quais as suas características. De um 
ponto de vista geral, são necessários seis elementos para a construção de um sistema de 
expressão protéico: 
 – uma região para replicação estável e controle do número de cópias; 
– marcador seletivo, como um gene conferindo resistência a antibiótico para a 
hospedeira; 
– promotor para iniciar a transcrição e seu controle; 
– sítio de ligação de ribossomos para a iniciação da tradução em uma trinca ATG 
conveniente; 
– região de sítios apropriados para enzimas de restrição, para utilização nas 
clonagens dos genes a serem expressos (LIMA, 2001). 
 
A figura V, ilustra o vetor de expressão pLMT8.5 projetado pela Dr. Beatriz 
Dolabela de Lima, professora da Universidadede Brasília. 
 
 
 
 
 
 
 
Existem diversos modos de se obter um gene eucariótico para a expressão em 
procarioto. Mas a síntese química oferece algumas vantagens como o fornecimento da 
sequência exata desejada, possibilidade de desenho das sequências codificadoras e não 
codificadoras; além da retirada ou adição de sítios de restrição, retirada de íntrons e a etapa 
de isolamento do mRNA ou DNA genômico não se faz necessária (LIMA, 2001). 
A produção por essa metodologia se inicia com a inserção da sequência 
nucleotídica das cadeias A e B da insulina em 2 vetores e a colocação desses em duas 
diferentes células eucariótica de Escherichia coli. Essas células são colocadas em 
fermentadores industriais diferentes, depois purifica–se por cromatografia as duas cadeias. 
Após a etapa anterior, as cadeias A e B são incubadas em condições apropriadas de 
oxidação e promoção da formação das pontes dissulfeto inter–cadeia formando assim a 
insulina humana crb (WALSH, 2003). 
 Uma alternativa para esse método desenvolvido pela companhia farmacêutica Eli 
Lilly é a inserção da sequências de nucleotídeos para a pró–insulina em E. coli. Depois da 
fermentação e purificação, a pró–insulina expressa é submetida a uma excisão proteolítica 
d peptídeo C in vitro obtendo–se a insulina humana prb (WALSH, 2003). 
 Vários estudos demonstram que as insulinas recombinantes são quimicamente e 
funcionalmente semelhantes à insulina humana endógena. Experimentos com 
radioimunoensaios e radioreceptores chegaram a resultados idênticos aos obtidos por 
estudos tradicionais de insulina utilizando coelhos. Após, a aprovação para uso humanos os 
estudos clínicos demonstraram que as insulina recombinantes são efetivas no controle da 
hiperglicemia. (WALSH, 2003). 
 O produto recombinante apresenta algumas impurezas derivadas da utilização da E. 
coli que podem levar à resposta imunogênica. A purificação da insulina obtida é essencial 
Figura V. Mapa do vetor de 
expressao pLMT8.5. Tet®: 
gene de resistência a 
tetraciclina; Ori: origem de 
replicação; MCS: região de 
sítios únicos para enzimas de 
restrição; pL: promotor pL; 
SD: sequencia Shine-Dalgarno; 
e TT: região de terminação da 
transcrição. Fonte: LIMA, 
2001. 
 
e ocorre em colunas cromatográficas que exploram a interação molecular dos compostos 
com as fases da coluna (WALSH, 2003). 
 Uma etapa final no processo de produção da insulina prb é a utilização do HPLC 
fase reversa (reverse–phase HPLC – RP–HPLC –). As colunas C8 ou C18 RP–HPLC 
usam displays internos com volume de 80 litros ou mais; e 1200 gramas de insulina 
durante a purificação simples. A separação é realizada utilizando um meio ácido (ácido 
acético) na fase móvel (o pH da insulina em solução está em torno de 5.3). A insulina 
então é carreada na fase móvel, usando um grande de eluição com acetronitrila (WALSH, 
2003). 
Esse processo termina com 99% de pureza da insulina. O RP–HPLC não remove as 
impurezas derivadas da E. coli, mas é efetivo na separação das modificações dos derivados 
insulínicos em relação ao produto endógeno. O resultado é um nível extremamente baixo 
de impurezas nas formulações insulínicas o que diminui significativamente as respostas 
imunológicas em pacientes diabéticos (WALSH, 2003). A figura VI ilustra o processo de 
obtenção de insulina demonstrado no texto, bem como, a fase final de RP–HPLC que é 
responsável pela obtenção de um produto com alta pureza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Surgimento de novas insulinas 
 A tecnologia do DNA recombinante permitiu a fabricação da insulina humana em 
microorganismos, como também facilitou a geração de modificações na sequência de 
aminoácidos permitindo o desenvolvimento de diversas formulações de insulina que 
buscam se aproximar o máximo possível do hormônio endógeno (WALSH, 2003). 
Figura VI. Esquema do processo de obtenção industrial de insulina. Fonte: WALSH, 
2003 (com adaptações). 
 
Assim, algumas insulinas tiveram suas propriedades farmacocinéticas alteradas 
para serem de longa–duração ou de curta–duração; além de surgirem formas super–
potentes de insulina que tem grande relevância comercial como benefícios econômicos e a 
utilização de pequenas quantidades de insulina para as doses terapêuticas (WALSH, 2003). 
 
Insulina Lispro 
 A insulina Lispro foi desenvolvida por cientistas da Eli Lilly (WALSH, 2003). A 
inversão da Prolina na cadeia B na posição 28 para a posição 29; e a da Lisina na mesma 
cadeia na posição 29 para a 28; resultou na produção da insulina Lispro. Essa inversão não 
influenciou na ligação do hormônio ao seu receptor, não interferiu no tempo de meia–vida 
e muito menos, na resposta imunológica (HIRSH, 2005). 
 As alterações mencionadas permitiram a formação de insulina com uma capacidade 
muito baixa de se autoassociar – ao contrário da humana, que conforme visto tende a 
formar dímeros que aumenta o seu tempo de meia–vida no organismo –, e capaz de ser 
absorvida e eliminada duas vezes mais rápida quando comparada à humana (HIRSH, 
2005). A figura VII demonstra a estrutura da insulina Lispro e o local da inversão dos 
aminoácidos. 
 
 
 
 
 
Insulina Aspart 
A insulina Aspart foi o segundo análogo de insulina humana desenvolvido por 
engenharia genética aprovado para uso médico. Ela difere da insulina humana no 
aminoácido Prolina localizado na cadeia B, na posição 28. Esse aminoácido foi substituído 
por um Ácido Aspártico. A simples substituição desse aminoácido diminuiu a propensão 
de agregação entre as moléculas individuais, permitindo a passagem rápida da insulina do 
local de administração para a corrente sanguínea (WALSH, 2003). A figura VIII ilustra 
essas modificações. 
 
 
 
Figura VII. Insulina Lispro. Fonte: HIRSH, 2005. 
Figura VIII. Insulina Aspart. Fonte: HIRSH, 2005. 
 
Essa substituição conseguiu diminuir a interação normal entre a Prolina B28 e a 
Glicina B23, o que inibiu a autoagregação. A insulina Aspart possui início de ação entre 10 
a 20 minutos, ocorrendo a concentração máxima em 1 hora, duração média de 3 a 5 horas 
(HIRSH, 2005). 
 Desenvolveu–se também, outra variedade de insulina Aspart, a Aspart B10. Esta 
insulina consiste na troca de uma Histidina na posição B10 por um Ácido Aspártico – esse 
resíduo é importante para a afinidade com o receptor IGF–1. Essa alteração aumenta a 
atividade mitogênica, estimula a autofosforilação de IGF–1, aumenta a síntese de DNA e 
leva a proliferação das células do endotélio da aorta, além de contribuir para a mitose das 
células β pancreáticas (HIRSH, 2005). 
Insulina glargina 
Um grande número de estudos se propôs a desenvolver análogos de longa–duração. 
Foram obtidas insulinas em suspensão com zinco, ou suspensões com protamina e zinco, 
que geralmente apresentavam meia–vida plasmática de 20 a 25 horas. A substituição de 
aminoácidos gerou algumas formas solúveis que tinham meia–vida de 35 horas (WALSH, 
2003). Nessa busca, surgiu a insulina Glargina que é uma análoga solúvel em solução, mas, 
que se precipita após injeção subcutânea; não apresenta pico de efeito, mas sim um amplo 
platô (HIRSH, 2005). 
 Essa insulina foi concebida para proporcionar uma reposição reproduzível, 
conveniente e basal. O seu padrão de absorção parece não depender do local anatômico de 
injeção e essa droga está associada a uma menor imunogenicidade entre as insulinas de 
utilização humana (KATZUNG, 2003). 
 A Glargina é o resultado da adição de duas moléculas de arginina à extremidade 
carboxi–terminal da cadeia B, alongando essa cadeia; e a substituição da Asparaginase por 
Glicina na posição A21. O efeito é o incremento do ponto isoelétrico da molécula de 5.4 
para 7.0. Essa insulina é expressa em Eschechiria coli. A alteração de pH ao ser aplicada 
pela via subcutânea faz essa molécula precipitar, assim existe uma reservado medicamento 
que é detectado no organismo até 24 horas depois da administração (HIRSH, 2005). A 
figura IX traz as modificações moleculares na cadeia de aminoácidos da insulina humana. 
 
 
 
 
 
Figura IX. Insulina Glargina. Fonte: HIRSH, 2005. 
 
O registro da insulina como medicamento 
 
 A insulina para a Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA – integra a 
categoria de medicamentos biológicos. O conceito de medicamentos biológicos é dado pela 
Resolução de Diretoria Colegiada– RDC no 315, de 26 de outubro de 2005, que é o 
regulamento técnico de registro, alterações pós–registro e revalidação de registro dos 
produtos biológicos terminados. Para essa Resolução, os medicamentos incluídos nessa 
categoria são: as vacinas, os soros hiperimunes, hemoderivados, biomedicamentos (obtidos 
por procedimentos ou a partir de fluídos biológicos ou de tecidos de origem animal), 
anticorpos monoclonais, probióticos, alérgenos e os com microorganismos vivos atenuados 
ou mortos. 
 Tanto a insulina de origem animal, quanto a obtida por processos de DNA 
recombinante integram o conceito de biomedicamento dado pela RDC no 315, de 26 de 
outubro de 2005; portanto, após o desenvolvimento de um medicamento, segundo as 
técnicas mencionadas nesse trabalho, este irá passar por uma série de estudos pré–clínicos 
e clínicos que avaliarão sua eficácia, segurança e efetividade. 
 Contempladas as etapas supracitadas e o medicamento mostrando–se capaz de 
produzir de modo seguro o que se propôs, ele irá passar para a fase de registro. Após a 
análise do corpo técnico da ANVISA, o processo poderá ser indeferido ou deferido, sendo 
que essa última situação libera o produto para comercialização. 
A Resolução – RDC no 315, de 26 de outubro de 2005, apresenta algumas 
peculiaridades que merecem ser destacadas, das quais cita–se: 
- Para esse regulamento existe uma diferença entre medicamento biológico e 
biológico novo, tendo como base o glossário da Resolução. O primeiro é o que 
contém uma molécula com atividade biológica conhecida e já registrada no Brasil e 
que tenha passado por todas as etapas de fabricação. Já para o segundo a atividade 
biológica descrita para a molécula ainda não é registrada no Brasil (BRASIL, 
2005). 
- O sub–item 8.2 do capítulo II dessa Resolução diz que medicamentos 
biológicos registrados em seus país de fabricação e não liberados para uso pelo 
país que concedeu o registro não serão registrados no Brasil (BRASIL, 2005). 
- O certificado de boas práticas de fabricação (CBPF) é definido pela RDC 
n
o
 210, de 04 de agosto de 2003, como “o documento legal emitido pela Autoridade 
 
Sanitária competente, atestando que determinada linha de produção da empresa 
cumpre com os requisitos de boas práticas de fabricação”, é assunto do sub–item 
9.1, que nos traz a necessidade desse documento do país onde foi concedido o 
registro inicial do produto. 
- O CBPF emitido pelo país de origem, apresentado no ato da solicitação de 
registro ou renovação, pode ser aceito ou não pela ANVISA. No caso de não 
aceitação, a Gerência Geral de Inspeção de Medicamentos da ANVISA deverá 
realizar uma inspeção na fábrica no país de origem para que a Gerência Geral de 
Medicamentos possa deferir ou não a solicitação de registro (BRASIL, 2005). 
A necessidade da aprovação do medicamento no país de origem tem o intuito de 
proteger a população brasileira da má–fé de algumas companhias farmacêuticas. Estas 
fazendo uso da circunstância dos países em desenvolvimento ou de terceiro mundo serem 
mais maleáveis quanto à questão dos medicamentos, utilizam esses mercados como 
válvulas de escape quando seus produtos não são aprovados nos grandes mercados. 
 Existe uma grande peculiaridade do registro de produtos biológicos quando 
comparado às outras resoluções de registro de medicamentos. Há a necessidade da 
apresentação de documentação de fabricação e controle de qualidade de pelo menos um 
lote do princípio ativo do produto a registrar (BRASIL, 2005), enquanto, que para outras 
categorias de medicamentos existe a necessidade de três lotes. 
A RDC no 210, de 04 de agosto de 2003, traz considerações específicas para a 
produção de medicamentos biológicos no seu capítulo 18, com o intuito de reforçar os 
pontos intrínsecos a fabricação desses produtos, dentre as quais ressalta–se: 
Os procedimentos regulamentares para o controle de produtos biológicos são 
determinados pela origem dos produtos e pelas tecnologias de fabricação empregadas. A 
forma como se produzem, inspecionam e administram os produtos biológicos tornam 
necessárias precauções especiais (BRASIL, 2003). 
Ao contrário dos medicamentos quimicamente definidos, que normalmente são 
fabricados e controlados por técnicas químicas e físicas reprodutíveis, os biológicos são 
produzidos com tecnologias que envolvem processos e materiais biológicos nem sempre 
reprodutíveis (BRASIL, 2003). 
Os processos de produção de biológicos têm uma variabilidade intrínseca e, 
portanto, a degradação e a natureza dos subprodutos não são constantes. Por isso, na 
fabricação desses produtos é ainda mais crítico o cumprimento das recomendações 
 
estabelecidas pelas Boas Práticas de Fabricação, durante todas as fases de produção 
(BRASIL, 2003). 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 A descoberta da correlação entre a secreção da insulina e a Diabetes Mellitus, por 
si só, representou um grande feito para a ciência, como também para os portadores dessa 
patologia que viram sua doença ser compreendida e desvendada. Com o passar dos anos, 
os avanços permitiram obter formulações que fossem capazes de proporcionar um 
tratamento adequado para esses pacientes, que na grande maioria utilizam a insulina 
cronicamente. 
 As ferramentas biotecnológicas foram cruciais nesse contexto, uma vez que, 
proporcionaram a mudança na forma de produção e extração desse hormônio 
industrialmente. A utilização de hormônio extraído de pâncreas bovino e suíno, além de ser 
oneroso e pouco produtível, está associado a diversos problemas de reações adversas com a 
utilização crônica. Os avanços tecnológicos possibilitaram a elucidação da cadeia de 
aminoácidos da proteína e o desenvolvimento de uma série de técnicas, mencionadas nesse 
trabalho, que foram fundamentais para obter-se as preparações farmacêuticas disponíveis 
no mercado. 
 Doenças como a Diabetes devem contar com tratamentos eficazes, mas, além disso, 
que proporcionem ao paciente conforto, segurança na utilização, e preço acessível. Isso 
ocorreu pelo desenvolvimento no campo biotecnológico de técnicas que permitiram o 
emprego industrial e a produção em larga escala de proteínas utilizando microorganismos 
que, biotransformados, são capazes de incorporar vetores de expressão, que carregam a 
sequência da proteína desejada que irá ser produzida por esse hospedeiro. 
 Essas técnicas, apesar da aparente complexidade envolvida, produzem grandes 
quantidades desse hormônio, e por um custo menor, quando comparado a outras técnicas 
como a de extração de pâncreas de suínos e bovinos. Uma preocupação com esse processo 
produtivo seriam os contaminantes que são produzidos, mas o emprego de colunas de 
purificação e aparelhos como o HPLC permitem reduzi-los a níveis mínimos e 
perfeitamente seguros para o emprego em seres humanos, conforme demonstrado nos 
estudos clínicos e confirmados pelo estudos de farmacovigilância desses medicamentos. 
 
 Além de revolucionarem o mecanismo de produção desse hormônio, as ferramentas 
biotecnológicas levaram à produção de diferentes análogos da insulina. Esses têm por 
função repor esse hormônio em diferentes momentos – jejum, prandial e pós–prandial. 
Para essas diversas situações foram realizadas modificações na seqüência de aminoácidos 
da proteína levando à produção de moléculas com perfis de absorção compatíveis eadequados para cada momento. Por isso, o tratamento geralmente emprega uma insulina de 
ação rápida – para momentos onde o pico de insulina deve ser momentâneo –, e de ação 
lenta – onde se exige uma cobertura basal –. Os tratamentos que utilizam essa associação 
visam se assemelhar à secreção endógena de insulina. 
 Diante do exposto, percebe-se que houve uma evolução do tratamento dessa doença 
em 60 anos. Passaram – se por várias fases desde a extração em pâncreas de suínos à 
produção com vetores de expressão em Eschechiria coli. As insulinas apresentadas no 
mercado são seguras e eficazes para o tratamento da Diabetes, mas ainda existem grandes 
descobertas a serem feitas para essa patologia, como a produção de um análogo igual ao 
secretado endogenamente em indivíduos saudáveis e a própria busca da cura dessa 
patologia. As pesquisas devem continuar com o intuito de se obter mais qualidade de vida 
para os portadores e outros tratamentos mais cômodos – utilizando vias de administração 
não invasivas –, bem como a busca de meios para a prevenção da ocorrência dessa 
patologia nas próximas gerações. 
 
 
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