Исследователи создали корову, способную производить молоко, содержащее человеческий инсулин. Это может стать альтернативным способом производства инсулина, что повысит доступность и доступность этого ценного препарата для диабетиков во всем мире.

Диабет поражает миллионы людей во всем мире. В этом состоянии организм не может эффективно управлять уровнем сахара в крови. Для диабетиков 1-го типа и некоторых диабетиков 2-го типа инъекционный инсулин является спасением. Однако Всемирная организация здравоохранения указывает на вопиющую проблему: доступ к инсулину ограничен, особенно в странах с низкими доходами, в результате чего многие люди остаются без лечения.

Исследователи из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн и Университета Сан-Паулу предложили новое решение: использовать коров в качестве «биофабрик» по производству инсулина. Процесс включает в себя вставку человеческой ДНК, кодирующей инсулин, в коровьи эмбрионы. Результат? Теленок, выращенный со способностью производить человеческий инсулин в молоке. Если производство удастся увеличить, это может стать одним из самых важных достижений в области биотехнологий, которые мы наблюдаем за долгое время.

От Му до медицины

Традиционно производство инсулина включает культивирование белка в бактериальных культурах, и этот метод требует сложного лабораторного оборудования. По иронии судьбы, гораздо раньше, до появления технологии рекомбинантной ДНК, инсулин экстрагировали из поджелудочной железы коров, полученных на бойнях.

Ученые использовали модифицированный вирус, несущий специфический промотор белка коровьего молока и последовательности гена человеческого инсулина, чтобы изменить клетки кожи взрослых. Эти модифицированные клетки затем использовались в качестве матрицы для создания эмбрионов. Эти генетически модифицированные эмбрионы были имплантированы коровам-реципиентам, что привело к одной успешной беременности.

«Мать-природа создала молочную железу как фабрику по очень эффективному производству белка. Мы можем воспользоваться этой системой для производства белка, который может помочь сотням миллионов людей во всем мире», — сказал Мэтт Уиллер, профессор зоотехники в Университете Иллинойса Урбана-Шампейн.

«Использование конструкции ДНК, специфичной для ткани молочной железы, означает, что человеческий инсулин не циркулирует в крови коровы или других тканях. Он также использует возможности молочной железы по выработке большого количества белка».

Генетически модифицировав эти железы для производства человеческого инсулина, исследователям удалось получить доступ к обильному и экономически эффективному ресурсу.

Модифицированная корова не только производила проинсулин, но и превращала часть этого предшественника непосредственно в активный инсулин. Это могло бы значительно упростить производственный процесс и, следовательно, снизить затраты.

Ферма пациентам

По скромным оценкам, одна корова может производить около одного грамма инсулина на литр. Типичная голштинская корова дает 40-50 литров в день. Каждый грамм эквивалентен более чем 28 000 единиц инсулина. Таким образом, одна корова могла бы снабжать тысячи пациентов с диабетом 1 типа ежедневным инсулином в течение целого месяца. «Молочная железа — волшебная штука», — с благоговением сказала Уилер.

Можно было бы производить еще больше инсулина, если бы эту конкретную корову заставили производить молоко посредством осеменения. Однако, поскольку эта попытка не удалась, исследователям пришлось прибегнуть к использованию специальных гормонов, чтобы вызвать лактацию. Оно по-прежнему работало чудесно, но инсулина было в меньшем количестве, чем было бы после беременности.

Задача с огромными потенциальными преимуществами

Это исследование не лишено препятствий. Расширение производства, обеспечение здоровья и благополучия трансгенных коров, а также получение разрешений регулирующих органов — все это огромные задачи, которые предстоит решить.

Однако потенциальные выгоды слишком значительны, чтобы их игнорировать. Американские расходы на инсулин увеличились до 22,3 миллиарда долларов в 2022 году с 8 миллиардов долларов в 2012 году. Препарат довольно дешев в производстве традиционными методами, но производители часто продают его с огромной прибылью. Цены могут вырасти со стороны предложения, хотя в свете недавнего дефицита, вызванного стремительным ростом спроса на Ozempic, чудодейственное лекарство для похудения.

План состоит в том, чтобы клонировать эту корову и попытаться добиться беременности в течение полного цикла лактации для увеличения выработки инсулина.

«Что касается массового производства инсулина в молоке, вам потребуются специализированные предприятия с высоким статусом здоровья для крупного рогатого скота, но в этом нет ничего необычного для нашей устоявшейся молочной промышленности», — сказал Уилер. «Мы знаем, что делаем с коровами».

«Я вижу будущее, в котором стадо в 100 голов, эквивалентное небольшой молочной ферме в Иллинойсе или Висконсине, сможет производить весь инсулин, необходимый для страны», — сказал он. «А стадо побольше? За год вы могли бы обеспечить весь мир.

О результатах сообщается в Биотехнологический журнал .