Enzyme in der Pharmaindustrie

Schon vor der Entstehung der Biotechnologie wurden Enzyme und Proteine als Medikamente eingesetzt. Enzyme binden sehr spezifisch und mit hoher Affinität an ihre Zielmoleküle. Sie wandeln mehrere Zielmoleküle durch katalytische Wirkung in die gewünschten Produkte um und erhöhen die Rate chemischer Umwandlungen und metabolischer Prozesse. Diese Eigenschaft unterscheidet sie von allen anderen Arten von Medikamenten. Biochemische Vielfalt und die Leichtigkeit, mit der die Enzymkonzentration durch Umwelt- und genetische Manipulation erhöht werden kann, bieten den Vorteil, Enzyme mikrobiellen Ursprungs zu verwenden. Therapeutisch eingesetzte Enzyme haben den großen Vorteil, wirtschaftlich rentabel und zuverlässig zu sein. Aufgrund hoher Ausbeuten sind sie leicht für Produktmodifikationen und -optimierungen einsetzbar. Verdauungs- und Stoffwechselenzyme können entweder allein oder in Kombination mit anderen Therapien zur Behandlung einer Reihe von Krankheiten wie Leukämie, Hautgeschwüren, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Parkinson-Krankheit, Entzündungen, Verdauungsstörungen, Bauchspeicheldrüsenerkrankungen usw. eingesetzt werden. Sie werden auch in der Diagnose, biochemischen Untersuchung und Überwachung vieler alarmierender Krankheiten verwendet.

Anwendung von Enzymen in der Krankheitsdiagnose

Der Enzymstoffwechsel ist ein grundlegender biologischer Prozess, der für das Überleben aller Arten unerlässlich ist. Ihre besondere Funktion besteht darin, chemische Reaktionen zu katalysieren. Enzyme haben ein breites Anwendungsspektrum zur Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit nahe dem Gleichgewicht. Enzyme spielen eine Schlüsselrolle in den Stoffwechselaktivitäten aller Organismen, ob menschlich, tierisch, pflanzlich oder mikrobiell; Enzyme haben ein breites Anwendungsspektrum in der mikrobiellen Biotechnologie und ihrem Diagnoseprozess. Die Abnormalität des Enzymstoffwechselsystems führt zu vielen Stoffwechselerkrankungen. Studien haben gezeigt, dass viele Krankheiten mit vielen Komponenten des Enzymstoffwechselsystems in Verbindung stehen und weit verbreitet in klinischen Untersuchungen als spezifischer Marker für Krankheiten verwendet werden.

Anwendung von Enzymen in der Behandlung von Krankheiten

Enzyme, die als Medikamente verwendet werden, haben zwei wichtige Eigenschaften, die sich von traditionellen Medikamenten unterscheiden. Erstens binden sie, im Gegensatz zu Medikamenten, mit großer Affinität an ihre Zielmoleküle und wirken auf diese. Zweitens sind sie hochspezifisch und wirken als Katalysatoren, um mehrere Zielmoleküle in die gewünschten Produkte umzuwandeln. Diese beiden Merkmale machen Enzyme zu spezifischen und potenten Medikamenten, die therapeutische Biochemie im Körper erreichen können, die kleine Moleküle nicht können. Die katalytische Aktivität von Enzymen wird in der industriellen Herstellung von Medikamenten genutzt. Enzyme werden auch als Verdauungshilfen eingesetzt, wo sie zur Ergänzung von Verdauungsenzymen wie Amylase, Lipase und Protease verwendet werden. Fast alle bis heute entwickelten Enzymtherapien befassen sich mit genetischen Störungen. Auch die Enzymersatztherapie wird für relativ seltene, angeborene Stoffwechselstörungen eingesetzt. Mehrere Enzyme werden auch zur Vorbeugung und Behandlung häufiger Krankheiten wie Herzinfarkt und Schlaganfall eingesetzt. Das Enzym Kollagenase wurde für die Heilung von Brandwunden bei Kindern berichtet, und das Enzym Chondroitinase ABC wird zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen eingesetzt.

Anwendung von Enzymen in der Arzneimittelherstellung

Es wird oft gedacht, dass Enzymtransformationen (oder Biokatalyse) eine neue und aufstrebende Technologie in der Herstellung von kleinen molekularen aktiven pharmazeutischen Inhaltsstoffen (APIs) sind. Tatsächlich enthalten bereits eine relativ große Anzahl von Arzneimitteln, die auf dem Markt sind, Zwischenprodukte, die durch Biokatalyse hergestellt werden. Eine Explosion in der Anzahl und Menge der für den synthetischen organischen Chemiker verfügbaren Enzyme hat die Biokatalyse zu einer zunehmend attraktiven und tragfähigen Herstellungsoption gemacht. Wie immer sind die Kosten der Waren und die Produktivität des Prozesses entscheidende Faktoren für die Akzeptanz. Darüber hinaus sind Nachhaltigkeit und die Einführung umweltfreundlicherer und sicherer Technologien ebenfalls klare Faktoren, die die Auswahl des Herstellungsweges heute und in Zukunft beeinflussen. Biokatalyse ist eine grüne Technologie, und die Lebenszyklusanalyse zeigt, dass die Verwendung rekombinanter Technologien eine wesentliche Rolle bei der Maximierung des Nachhaltigkeitsvorteils eines biokatalysierten Prozesses im Vergleich zu einem traditionellen chemischen Prozess spielt.

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