Ученые создали корову производящую инсулин в своем молоке
Скромная коричневая корова с юга Бразилии вошла в историю как первая трансгенная корова, способная производить человеческий инсулин в своем молоке. Это достижение, возглавляемое исследователями из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн и Университета Сан-Паулу, может ознаменовать новую эру в производстве инсулина, однажды устранив дефицит лекарств и высокие затраты для людей, живущих с диабетом.
«Мать-природа создала молочную железу как фабрику по очень эффективному производству белка. Мы можем воспользоваться этой системой для его производства», — сказал Мэтт Уиллер, профессор кафедры зоотехники Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) при Университете США.
Уилер является ведущим автором нового исследования в журнале «Биотехнология», описывающего разработку коровы, производящей инсулин. Это экспериментальное достижение, которое можно будет масштабировать после дополнительных испытаний и одобрения FDA.
Коллеги Уиллера 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 в Бразилии, и родился один трансгенный теленок. Благодаря обновленным технологиям генной инженерии человеческая ДНК стала объектом экспрессии — процесса, при котором последовательности генов считываются и транслируются в белковые продукты — только в тканях молочной железы.
Когда корова достигла зрелости, команда безуспешно попыталась оплодотворить ее, используя стандартные методы искусственного оплодотворения. Вместо этого они стимулировали ее первую лактацию с помощью гормонов. В период лактации молоко было, но в маленьком количестве, чем после успешной беременности. Тем не менее, в молоке были обнаружены человеческий проинсулин и, что удивительно, инсулин.
«Наша цель состояла в том, чтобы произвести проинсулин, очистить его до инсулина и двигаться дальше. Но корова, по сути, переработала это сама. Она превращает примерно три биологически активных инсулина в проинсулин», — сказал Уилер. «Молочная железа – волшебная штука».
Инсулин и проинсулин, которые необходимо было экстрагировать и очистить для использования, содержались в молоке в концентрации несколько граммов на литр. Но поскольку лактация была вызвана гормонально, а объем молока был меньше, чем ожидалось, команда не может точно сказать, сколько инсулина будет вырабатываться при типичной лактации.
С консервативной точки зрения, Уиллер говорит, что если корова может производить 1 грамм инсулина на литр, то типичная голштинская порода может производить от 40 до 50 литров инсулина в день, это очень много инсулина. Тем более, что типичная единица инсулина равна 0,0347 миллиграмма.
«Это означает, что каждый грамм эквивалентен 28 818 единицам инсулина», — сказал Уиллер. «И это всего лишь один литр, голштины могут производить 50 литров в день».
Команда планирует повторно клонировать корову и надеется, что они добьются большего успеха при отёле и полных циклах лактации в следующем поколении. В конце концов они надеются создать трансгенных быков для спаривания с самками и создания трансгенного потомства, которое можно будет использовать для создания специального стада. Уилер говорит, что даже небольшое стадо может быстро превзойти существующие методы производства инсулина — трансгенные дрожжи и бактерии — и сделать это без необходимости создания высокотехнологичного оборудования или инфраструктуры.
Прежде чем трансгенные коровы смогут поставлять 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 мог бы представить себе будущее, в котором стадо в 100 голов, эквивалентное небольшой молочной ферме в Иллинойсе или Висконсине, сможет производить весь инсулин, необходимый стране», — сказал он. «А стадо побольше? За год вы могли бы обеспечить весь мир.
Исследование «Продуцирование человеческого проинсулина в молоке трансгенного крупного рогатого скота» опубликовано в журнале «Биотехнология» [DOI: 10.1002/biot.202300307 ].
Источник: aces.illinois.edu
