Команде учёных удалось создать корову, способную вырабатывать человеческий инсулин, который входит в состав молока. Животное является трансгенным - это означает, что ДНК другого вида, в данном случае человека, была введена в него с помощью генной инженерии.
Исследованием руководил Мэтт Уилер, профессор кафедры животноводства Иллинойского университета (США), который говорит, что в данном случае используются особые свойства молочной железы. «Самой природой молочная железа была спроектирована как очень эффективная фабрика по производству белка. Наша команда может использовать преимущества этой системы для производства белка, который поможет сотням миллионов людей во всём мире», - говорит Уилер.
Исследование описано в новой работе, опубликованной в журнале Biotechnology Journal.
Исходя из данных Всемирной организации здравоохранения известно, что около 422 миллиона человек в мире страдают диабетом.
Диабет первого типа возникает, когда организм не может вырабатывать собственный инсулин, в то время как диабет второго типа возникает, когда организм не способен вырабатывать достаточное количество инсулина и становится невосприимчивым к нему.
Корова, способная производить инсулин, - это «пробная версия», которая в один прекрасный день может быть масштабирована для производства достаточного количества инсулина для обеспечения диабетиков во всём мире, устранив дефицит и высокие затраты, связанные с этим.
«Мы надеемся на будущее, в котором стадо из 100 голов, эквивалентное небольшому молочному заводу в Иллинойсе или Висконсине, будет способно предоставлять весь необходимый стране инсулин. А с ещё большим стадом? Можно было бы производить весь мировой запас за год», - утверждает Уилер.
Коллеги Уилера из Университета Сан-Паулу в Бразилии внедрили участок человеческой ДНК, который кодирует проинсулин - предшественника активной формы инсулина - в клеточные ядра 10 эмбрионов коров. Они были имплантированы в матки нормальных коров, в результате чего родилась одна трансгенная корова.
Фото: cosmosmagazine.com
«В прежние времена мы просто вводили ДНК и надеялись, что она будет экспрессироваться там, где нужно. На сегодняшний днь мы стали гораздо более точными и целенаправленными», - говорит Уилер. «С помощью ДНК-конструкции, которая является специфичной для тканей молочной железы, человеческий инсулин не будет циркулировать в крови или других тканях коровы. Это также позволяет использовать возможности молочной железы по производству большого количества белка».
Попытки оплодотворить корову, когда она достигла зрелости, не увенчались успехом, поэтому учёные приняли решение стимулировать лактацию при помощи гормонов. «Нашей целью было производство проинсулина, очищение его до инсулина и продолжение работы. Но корова, по сути, переработала его сама. Она производит примерно три к одному биологически активного инсулина к проинсулину», - говорит Уилер.
Инсулин и проинсулин вырабатывались из расчёта несколько граммов на литр молока. Но поскольку объём молока был меньше, чем ожидалось из-за гормонально-индуцированной лактации, исследователи не могут точно сказать, сколько инсулина вырабатывается в обычную лактацию.
Уилер говорит, что типичная единица инсулина равна 0,0347 миллиграмма, и, по консервативным оценкам, если корова может произвести 1 грамм инсулина на литр, «это означает, что каждый грамм эквивалентен 28818 единицам инсулина». «И это только один литр; коровы голштинской породы могут производить 50 литров в день. Можете посчитать сами», - говорит он.
Инсулин и проинсулин нужно будет извлечь из молока и очистить для использования в организме человека.
Сейчас команда планирует повторно клонировать корову и попытаться получить беременность и полный цикл лактации в следующем поколении. В конечном итоге команда исследователей надеется, что сможет создать трансгенных быков, которые будут спариваться с самками, получая трансгенное потомство, которое положит начало созданию специального стада.
Уилер утверждает, что даже маленькое стадо сможет быстро превзойти существующие методы производства инсулина - трансгенные дрожжи и бактерии. «Что касается массового производства инсулина в молоке, то понадобятся специализированные помещения с высоким уровнем здоровья для скота, но в этом нет ничего необычного для нашей устоявшейся молочной промышленности», - говорит Уилер. «Мы знаем, что делаем».