Корова только что вошла в историю как первая корова, способная производить человеческий инсулин в своем молоке. Этот прорыв, ставший результатом работы исследователей из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн и Университета Сан-Паулу, может открыть новую эру в производстве инсулина, однажды устранив дефицит лекарств и высокие затраты для людей, живущих с инсулином. диабет.
Грудь — белковая фабрика
«Мать-природа создала молочную железу как фабрику по очень эффективному производству белков. Мы можем использовать эту систему для производства белка, который может помочь сотням миллионов людей во всем мире», — говорит он. Мэтт Уилер, профессор кафедры зоотехники Университета Иллинойса и ведущий автор исследования, опубликованного в Биотехнологический журнал (Я связываю это здесь).
Уилер и его коллеги из Бразилии вставили сегмент человеческой ДНК, кодирующий проинсулин (белок-предшественник активной формы инсулина), в ядра клеток 10 коровьих эмбрионов. Их имплантировали в матку нормальных коров, и на свет появился трансгенный образец. Благодаря обновленным технологиям генной инженерии человеческая ДНК стала объектом экспрессии* проинсулина только в тканях молочной железы.
Инсулин в коровьем молоке: неожиданный сюрприз
Когда корова достигла зрелости, команда безуспешно попыталась оплодотворить ее, используя стандартные методы искусственного осеменения. Вместо этого исследователи стимулировали его первую лактацию с помощью гормонов.
В период лактации вырабатывалось меньше молока, чем было бы после успешной беременности. Однако в коровьем молоке можно было обнаружить и человеческий проинсулин, и, что удивительно, инсулин.
«Наша цель состояла в том, чтобы произвести проинсулин, очистить его до инсулина и продолжить работу. Но корова, по сути, переработала это сама. Он производит примерно три части биологически активного инсулина на одну часть проинсулина», — сказал Уилер.
Молочная железа – волшебная штука.
Мэтт Уилер, Университет Иллинойса
Огромный производственный потенциал
Инсулин и проинсулин, которые необходимо экстрагировать и очистить для использования, содержатся в молоке в концентрации несколько граммов на литр. Но поскольку лактация была вызвана гормонально, а объем молока был ниже ожидаемого, команда не может точно сказать, сколько инсулина будет вырабатываться при типичной лактации.
С консервативной точки зрения, Уилер утверждает, что если бы корова могла производить 1 грамм инсулина на литр (типичная голштинская корова производит 40-50 литров в день), это было бы очень много инсулина. Особенно если учесть, что типичная единица инсулина эквивалентна 0,0347 миллиграмма.
«Это означает, что каждый грамм эквивалентен 28.818 50 единицам инсулина», — сказал Уилер. «И это всего лишь один литр; корова голштинской породы может производить XNUMX литров молока в день. Вы делаете математику».
К преданной корове (точнее ферме).
Исследовательская группа планирует усовершенствовать этот процесс на другой корове и надеется, что в следующем поколении он добьется большего успеха при беременности и полных циклах лактации. В конечном итоге исследователи надеются создать трансгенных быков для спаривания с самками и создания трансгенного потомства, которое можно будет использовать для создания специального стада.
Уиллер говорит, что даже небольшое стадо могло бы быстро превзойти существующие методы производства инсулина (трансгенные дрожжи и бактерии), причем без необходимости создания высокотехнологичного оборудования или инфраструктуры.
«Для массового производства инсулина в молоке, — говорит Уиллер, — вам нужны специализированные ветеринарные учреждения высокого уровня. Но для нашей устоявшейся молочной промышленности нет ничего необычного».
Будущее без дефицита инсулина
Прежде чем трансгенные коровы смогут обеспечивать инсулин для диабетиков во всем мире, потребуется эффективная система сбора и очистки продуктов инсулина, а также одобрение FDA. Но Уиллер уверен, что этот день наступит.
Я могу представить себе будущее, в котором стадо из примерно 100 животных, эквивалентное небольшой ферме, будет производить весь инсулин, необходимый для всей нации. А с большим стадом мы могли бы за год произвести мировой запас.
Революционные коровы «на пастбище»
Этот прорыв является потенциальным решением проблемы нехватки инсулина и высоких затрат для пациентов с диабетом. Это знаменует собой сдвиг парадигмы в том, как мы думаем о производстве лекарств.
Вместо дорогих высокотехнологичных лабораторий и промышленных предприятий будущее производства инсулина может оказаться… в конюшнях. Вместо ферментеров и биореакторов у нас могла бы быть корова. Вместо стерильной точности биотехнологий мы могли бы иметь тепло фермы.
Конечно, еще предстоит проделать большую работу, прежде чем инсулин, «сделанный из коровьего молока», появится на рынке. Тем временем, однако, эта корова-первопроходец дала нам представление о будущем, в котором природа и технологии будут работать вместе на благо человечества. Будущее, в котором самые важные инновации могут появиться не из белых халатов в лаборатории, а из клетчатых рубашек на ферме.
* Процесс, с помощью которого последовательности генов считываются и транслируются в белковые продукты.
