Naukowcy zmodyfikowali genetycznie krowę tak, aby wytwarzała insulinę w mleku

Genetycznie zmieniona brązowa krowa bydlęca przeszła niedawno do historii, produkując insulinę ludzką w swoim mleku.
Ten przełom w cukrzycy może utorować drogę do zwiększenia produkcji insuliny, ale potrzebne są dalsze badania nad wykorzystaniem transgenicznych krów do produkcji insuliny ludzkiej.
Insulina jest kluczowym elementem leczenia cukrzycy, jest jednak droga i nie zawsze dostępna.

Cukrzyca to stan, który rozwija się, gdy organizm nie jest w stanie prawidłowo wytwarzać ani wykorzystywać insuliny, co prowadzi do zaburzenia równowagi poziomu cukru we krwi.

Wiele osób chorych na cukrzycę przyjmuje insulinę, która pomaga glukozie z pożywienia przedostać się do komórek organizmu i przekształcić ją w energię.

Ponieważ światowe zapotrzebowanie na insulinę jest tak duże, a insulina jest droga, często trudno jest ludziom uzyskać insulinę potrzebną do leczenia cukrzycy. Naukowcy badają, jak zwiększyć produkcję insuliny, aby była łatwiej dostępna dla osób jej potrzebujących.

Po raz pierwszy w Brazylii naukowcy zmodyfikowali genetycznie brązową krowę bydlęcą i odkryli ludzką insulinę i proinsulinę, prekursor insuliny, w tym „transgenicznym” mleku krowim.

Wyniki opublikowane 12 marca w Biotechnology Journal wskazują potencjalne rozwiązanie w zakresie insuliny produkowanej masowo, ale potwierdzenie tych ustaleń wymaga dalszych badań. Należy również zachować ostrożność w przypadku wykorzystywania zwierząt zmodyfikowanych genetycznie do celów rozwoju farmakologii u ludzi.

Doktor Brett M. Sansbury, główny badacz i kierownik badań odkrywczych w Gene Editing Institute w ChristianaCare, tak skomentował potencjalne implikacje dla nas tych badań:

„Inżynieria genetyczna ma ogromny potencjał w zakresie znaczącego postępu w rozumieniu, diagnozowaniu i leczeniu chorób. Badanie to podkreśla potencjał tej dziedziny w zakresie zastosowań poprawiających zdrowie ludzkie. Chociaż badacze opisują praktyczne wyzwania, jakich doświadczyli w tym badaniu weryfikującym koncepcję, konsekwencje dla zwiększenia podaży podstawowego leku, który może sprawić, że stanie się on bardziej dostępny dla szerszej populacji cierpiącej na bardzo poważną chorobę, mogą wywierać duży wpływ.”

Genetycznie zmodyfikowana krowa produkuje insulinę ludzką

Na potrzeby tego badania naukowcy sprawdzali, czy pewne zmiany genetyczne u krów mogą powodować wytwarzanie proinsuliny w ich mleku.

Naukowcy zauważyli, że modyfikacje genetyczne innych zwierząt w celu wytworzenia określonych białek odniosły w przeszłości sukcesy w innych obszarach badawczych.

Krowy mogą produkować duże ilości mleka przez długi czas, co może pomóc w zwiększeniu produkcji.

Naukowcy wykorzystali proces zwany transferem jądra komórki somatycznej do stworzenia wyspecjalizowanych embrionów. Ostatecznym celem było manipulowanie gruczołami sutkowymi powstałego potomstwa w celu wytworzenia określonych białek w mleku.

Naukowcom udało się wyprodukować wysoce specyficzne transgeniczne embriony, które wszczepiono krowom, tworząc z powodzeniem jedną transgeniczną krowę.

Następnie badacze podjęli próbę zapłodnienia transgenicznej krowy, ale próby te zakończyły się niepowodzeniem. W końcu hormonalnie nakłonili krowę do produkcji mleka.

Po 21 dniach laktacji badacze pobierali mleko przez kolejne 30 dni. Następnie przeprowadzili testy, w szczególności Western blot i spektrometrię mas, aby ocenić białka obecne w mleku. Porównali wyniki z wynikami uzyskanymi z mleka nietransgenicznego.

Wyniki analizy wykazały obecność proinsuliny i insuliny w mleku transgenicznej krowy.

„Udało nam się wyprodukować bioaktywną insulinę ludzką z mleka krowiego” – autor badania dr Matthew B. Wheeler, profesor biotechnologii i biologii rozwojowej w Instytucie Biologii Genomicznej Carla R. Woese na Uniwersytecie Illinois Urbana -Champaign, wyjaśniono nam.

„Celem było wyprodukowanie ekonomicznego źródła insuliny dla pacjentów z cukrzycą. Ta krowa wytwarza w swoim mleku zarówno prekursor, proinsulinę, jak i insulinę.

Potrzebne są dalsze badania na krowach produkujących insulinę

Konsekwencje tych odkryć mogą zwiększyć dostępność insuliny, otwierając drzwi do dalszych badań, które mogłyby ulepszyć leczenie cukrzycy.

Jednak to nowe badanie ma kilka ograniczeń.

Po pierwsze, cały proces modyfikacji genetycznej pozwolił na wyprodukowanie tylko jednej krowy, która skutecznie produkowała insulinę. Naukowcy przeanalizowali także tylko określoną porcję mleka, czyli tę, która zawierała rozpuszczalne białka. Naukowcy muszą także wyjaśnić, które enzymy pomogły w przemianie proinsuliny w insulinę, aby przyszłe badania mogły również zbadać tę kwestię.

„Największym ograniczeniem tego badania był fakt, że krowy potrzebowały laktacji do produkcji insuliny, a zwierzęta transgeniczne często mają trudności z zajściem w ciążę w sposób naturalny lub sztuczny” – zauważyła dr Splenser.

„Naukowcy musieli hormonalnie stymulować krowy do wydzielania mleczanu, co doprowadziło do produkcji niewielkich ilości mleka zawierającego insulinę. Chociaż autorzy zidentyfikowali oznaki proinsuliny i insuliny w krowim mleku za pomocą Western blotting i spektroskopii mas, nie udowodnili, czy insulina wytwarzana przez krowy była rzeczywiście fizjologicznie aktywna in vitro czy in vivo” – dodał dr Splenser.

Względy etyczne zwierząt transgenicznych

Niektórzy eksperci twierdzą, że poleganie na genetycznie zmodyfikowanych zwierzętach w celu produkcji insuliny może nie być konieczne.

„Od końca lat 70. biosyntetyczna „insulina ludzka” jest wytwarzana głównie z bakterii E. coli i drożdży” – powiedział nam dr Andres Splenser, endokrynolog z Memorial Hermann w Houston.

„Ta metoda produkcji insuliny jest bardziej humanitarna i nie wymaga wykorzystania embrionów ani zwierząt transgenicznych”.

Naukowcy muszą zrównoważyć wszelkie względy etyczne związane z produkcją krów transgenicznych i powiązane kwestie bezpieczeństwa. Potencjalne ryzyko związane z wykorzystywaniem genetycznie zmienionych zwierząt do celów farmakologii u ludzi nie jest dobrze poznane.

Doktor Wheeler był optymistą, ale zauważył, że przed tymi badaniami jeszcze długa droga:

„Pewnego dnia być może będziemy w stanie wykorzystać mleko jako źródło kluczowych białek medycznych dla ludzi, a może nawet opracujemy sposób podawania insuliny pacjentom z cukrzycą bez zastrzyków. To jednak kwestia kilku lat. To jest opublikowane badanie sprawdzające koncepcję. Musimy wyhodować więcej zwierząt i określić ilość insuliny, jaką mogą wyprodukować, oraz skuteczność tej insuliny w leczeniu cukrzycy”.