Hoofdstuk 1

• Biotechnologie

  Het gebruik van levende organismen, of de producten van levende organismen, ten behoeve (iets dat voor ons van nut is) van de mens (of ten behoeve van de menselijke omgeving) om een product te maken of een probleem op te lossen
• Historische voorbeelden die nog steeds gebruikt worden

  • Selectief fokken
  • Fermentatie (bier, kaas, …)
  • Gebruik van antibiotica
  • Vaccinatie
• Belang van biotechnologie in farmaceutische wetenschappen

  • Productie en kwaliteitscontrole van geneesmiddelen
  • Administratie
  • Regelgeving
  • Goedkeuring van geneesmiddelen
  • Bioveiligheid
  • Investeringsfondsen & beleggers (banken)
• Insuline


  Gesecreteerd door β-cellen in de pancreas, stimuleert de opname van glucose, indicatie: suikerziekte (diabetes type 1), sommige operaties voor diabetes houden in dat de pancreas verwijderd wordt, zonder behandeling: prognose van een paar jaar (volgen strikt dieet)
• Ontdekking insuline


  1. Banting & Best: Pancreas extracten van gezonde honden kan hond met diabetes genezen

  2. Collip & Macleod: Zuiver insuline zuiveren vanuit insuline van koeien

  3. 1922: eerste terminale patiënt behandelt

  4. 1923: Banting, Best, Collip & Macleod – nobelprijs voor geneeskunde

  5. Grote farmabedrijven: opzuivering insuline uit koeien en varkens (neverwerkingen: dat insuline is niet super zuiver en lichaamsvreemd voor de mens)
• Problemen met insuline uit dieren: nevenwerkingen, allergische reactie (5 % patiënten), productieproblemen: heel kostelijk om alle pancreassen te kopen en ook te veel nodig na een tijd (meer nodig dan beschikbaar)
• Oplossing voor insuline productie

  1. Productie in bacteriën mogelijk?

  2. DNA sequentie was niet gekend (alleen gekende aminozuursequentie)

  3. Op basis van eiwitsequentie (51 aminozuren) DNA synthetiseren

  4. 1976: Boyar: beursaanvraag om dit te financieren, maar afgewezen wegens te complex en tijdrovend

  5. Boyar en zakenpartner Swanson beslissen eigen bedrijf op te richten: Genentech

  6. 1979: DNA synthese succesvol

  7. Productie in bacteriën (E.coli)

  8. 1981: klinische studies succesvol

  9. 1982: toegelaten als geneesmiddel (geproduceerd op grote schaal door Eli Lilly)
• Insuline was het eerste biotechnologische geneesmiddel
• Humaan groeihormoon


  Gesecreteerd door hypofyse, meerdere functies, belangrijkste is groei regelen tijdens kindertijd (als er in de pubertijd een tekort is kan dwerggroei ontstaan), indicatie: dwerggroei
• Productie humaan groeihormoon


  1. Bron: menselijke lijken, hypofyse oogsten uit lijken en hieruit het groeihormoon extraheren voor productie van HGH, heel weinig kwam uit extractie

  2. Sommigen die dit groeihormoon kregen werden ziek en stierven dus werd het na een tijd verboden en was er een alternatief nodig

  3. Meer dan 20 jaar op deze manier geproduceerd
• Nevenwerkingen ontdekt in 1980s: contaminatie/infectie door ziekte van Creutzfeldt-Jakob (prion ziekte = zeldzamen onveranderlijke fatale stoornissen: veroorzaakt door opstapeling abnormaal gevouwen eiwitten in de hersenen), snelle degeneratie van de hersenen (levensverwachtingen: max 1 jaar na eerste symptomen), besmetting tot eerste symptomen: kan 10-tallen jaren duren (niet direct symptomen vertonen), geen behandeling, geen test om HGH preparaten te testen op ziekte van Creutzfeldt-Jakob, tientallen overlijdens
• 1985: verboden door FDA (Food and Drug Administration, VS)
• Humaan groeihormoon was het tweede goedgekeurde biotechnologische geneesmiddelen (na insuline)
• Limieten van eerste biologische geneesmiddelen

  • Voldoende bron materiaal nodig (lijken of dierlijke kadavers)
  • Mogelijke contaminatie met pathogenen
  • Mogelijke contaminatie met dierlijke eiwitten
  • Allergische reacties
• Insuline: niet van humane oorsprong, allergische reacties
• Biotechnologisch bedrijf

  Betrokken bij medicijnontwikkeling met behulp van levende organismen, maakt ook producten die geen medicijnen zijn
• Klassiek farmaceutisch bedrijf


  Betrokken bij de ontwikkeling van geneesmiddelen (chemisch synthetiseren of zuiveren van verbindingen om het medicijn te maken), gebruikt geen levende organismen om een product te kweken of te produceren
• Verschillen conventionele (chemische) en biologische geneesmiddelen

  • Geproduceerd door chemische synthese vs geproduceerd door levende cellen
  • Laag moleculair gewicht vs hoog moleculair gewicht
  • Goed gedefinieerde structuur vs complexe structuur, meer heterogeen
  • Finaal product onafhankelijk van productieproces vs sterke proces afhankelijkheid
  • Finaal product volledig gekarakteriseerd vs moeilijk om volledig te karakteriseren door heterogeniteit
  • (Meestal) zeer stabiel vs (meestal) niet erg stabiel, sterk afhankelijk van externe condities
  • Meestal niet immunogeen vs mogelijks immunogeen
• Biotechnology timeline – Evolution of revolution

  • 1590: uitvinding microscoop
  • 1663: ontdekking van het bestaan van de cel
  • 1673: ontdekking bacterie
  • 1796: eerste vaccin tegen pokken
  • 1838: ontdekking proteïnen (= eiwitten)
  • 1855: ontdekking E.coli (Esherichia Coli)
  • 1865: beschrijving overerfbare eigenschappen tussen generaties (Mendel: Oostenrijkse monnik)
  • 1919: eerste gebruik van het woord biotechnologie
  • 1922: ontdekking insuline tegen diabetes
  • 1928: ontdekking penicilline als antibiotica
• Biotechnology timeline – Evolution of revolution

  • 1941: eerste gebruik van het woord genetische variatie
  • 1953: eerste beschrijving dubbele helix structuur van DNA
  • 1961: ontdekking van mRNA
  • 1968: nobelprijs voor het ontcijferen van genetische codes van de 20 aminozuren
  • 1970: knippen van DNA met restrictie enzymen (zeer belangrijk!)
  • 1973: ontwikkeling recombinant DNA technology
  • 1977: gebruik van E.coli voor het produceren
  • 1982: goedkeuring recombinant insuline voor humaan gebruik
  • 1986: goedkeuring eerste antilichaam geneesmiddel
  • 1989: het linken van specifieke genen aan bepaalde ziektes
  • 1990: lanceren van 'The human genome project'
  • 1997: eerste kloon van een zoogdier (Dolly het schaap)
  • 2003: voltooiing van 'The human genome project'
• Nucleotide

  Bouwsteen van DNA/RNA, elk nucleotide bestaat uit: pentose (5-koolstof) suiker, 3 fosfaatmoleculen, een stikstofhoudende base
• Stikstofbasen in DNA

  • Adenine (A), thymine (T), guanine (G), of cytosine (C)
• Stikstofbasen in RNA

  • Adenine (A), uracil (U), guanine (G), of cytosine (C)
• DNA: dubbelstrengig, RNA: enkelstrengig
• DNA sequentie kan weergegeven worden als een stukje tekst, bestaande uit 4 verschillende letters: Adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T)
• Meestal schrijven we maar 1 van de twee ketens en dit in de 5' → 3' richting (complementariteit dus maar 1 streng schrijven)
• Complementaire basen

  • A vormt een paar met T (2 waterstofbruggen)
  • G vormt een paar met C (3 waterstofbruggen)
• Complementaire basen kunnen verbroken worden door specifieke eiwitten, warmte of chemische stoffen (bv formamide)
• Afspraken DNA-notatie

  • 5' → 3': Sense, plus, non-template, coding
  • 3' → 5': Anti-sense, minus, template, non-coding
• RNA: bijna zelfde codons als bovenste streng (behalve T en U)
• Sense: toont codons aan
• Gen


  Een sequentie van nucleotiden die cellen instructies geeft om een eiwit te synthetiseren (meestal het geval, maar niet altijd), ± 1000 – 4000 nucleotiden, genen bepalen hoe cellen, weefsels en organen er uit zien
• Genoom


  Al het DNA van een cel, het humane genoom bevat 3 miljard baseparen en ongeveer 20 000 genen
• DNA en RNA hebben verschillende suikers
• De onderste streng wordt overgeschreven (template)
• Genen die coderen voor tRNA, zijn nodig voor eiwittranslatie maar zijn zelf geen eiwit
• Genen bepalen hoe cellen, weefsels en organen er uit zien
• Chromosoom

  DNA is georganiseerd in chromosomen
• Een mens heeft 23 paar chromosomen
• Een bacterie heeft 1 enkel chromosoom