Генетически модифицированная корова произвела в своем молоке белки, необходимые для человеческого инсулина, и ученые, стоящие за экспериментом, возлагают большие надежды, что стадо этого крупного рогатого скота сможет решить мировые проблемы с поставками инсулина. Новое исследование было опубликовано в журнале Biotechnology Journal.
Если бы такое стадо было жизнеспособным (а, судя по первому случаю, до этого еще далеко), исследователи полагают, что оно могло бы превзойти нынешние методы производства инсулина, основанные на генетически модифицированных дрожжах и бактериях.
Инсулин и его роль в развитии диабета были впервые обнаружены в 1921 году, и в течение многих лет диабетиков лечили инсулином, полученным из поджелудочной железы крупного рогатого скота и свиней.
Но в 1978 году первый «человеческий» инсулин был произведен с использованием белков генно-инженерной бактерии E. coli, которая, наряду с аналогичными процессами, в которых вместо бактерий используются дрожжи, по сей день является основным источником медицинского инсулина.
Хотя обращение к коровам для получения человеческого инсулина не является чем-то новым, новое исследование представляет собой первый случай, когда выработка «человеческого» инсулина была достигнута у генетически модифицированного крупного рогатого скота.
Исследовательская группа под руководством ученого-зоотехника Мэтта Уиллера из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне вставила определенный сегмент человеческой ДНК, кодирующий проинсулин (белок, который превращается в инсулин), в ядра клеток 10 коровьих эмбрионов, которые затем были вставлены в утробу нормальных коров.
Только один из этих генетически модифицированных эмбрионов привел к беременности, что привело к естественному рождению живого трансгенного теленка.
Когда корова достигла зрелости, команда предприняла множество попыток оплодотворить генетически модифицированную корову путем искусственного оплодотворения, экстракорпорального оплодотворения и даже старомодным способом. Ни один из них не увенчался успехом, но команда отмечает, что это может быть больше связано с тем, как был создан эмбрион, чем с тем фактом, что он был генетически модифицирован.
В конце концов им удалось заставить корову лактировать с помощью гормональной индукции, используя неизвестный метод, приписываемый технологу репродукции животных Пьетро Баруселли из Университета Сан-Паулу.
Корова не давала столько молока, как во время беременности, но то немногое молока, которое она производила в течение месяца, исследовали на предмет наличия специфических белков с помощью вестерн-блоттинга и масс-спектрометрии.
Блоттинг выявил две полосы с молекулярной массой, сходной с человеческим проинсулином и инсулином, которые не присутствовали в молоке нетрансгенных коров. Масс-спектрометрия показала наличие С-пептида, который удаляется из человеческого проинсулина в процессе создания инсулина, что позволяет предположить, что ферменты коровьего молока могли превращать «человеческий» проинсулин в инсулин.
«Наша цель состояла в том, чтобы произвести проинсулин, очистить его до инсулина и продолжить работу. Но корова в основном переработала его сама. Она превращает примерно три к одному биологически активный инсулин в проинсулин», — говорит Уилер .
В 2014 году аналогичная генетическая модификация была достигнута у мышей, в молоке которых содержалось до 8,1 грамма на литр человеческого проинсулина. В этом новом исследовании не сообщалось о сопоставимых концентрациях, но это не помешало Уиллеру задуматься о расширении масштабов применения.
Типичная единица инсулина составляет 0,0347 миллиграмма, поэтому, если, как предполагает Уиллер, каждая корова может производить один грамм инсулина на литр молока, это составит 28 818 единиц инсулина.
«Для крупного рогатого скота потребуются специализированные помещения с высоким санитарным состоянием, но для нашей устоявшейся молочной промышленности в этом нет ничего необычного», - говорит он. «Я мог видеть будущее, в котором стадо в 100 голов… могло бы производить весь инсулин, необходимый для страны. А более крупное стадо? Вы могли бы обеспечить весь мир запасами за год».
