Forskere endret en ku genetisk for å produsere insulin i melken

En genetisk endret brun storfeku skrev nylig historie ved å produsere humant insulin i melken.
Dette diabetes-gjennombruddet kan bane vei for å øke insulinproduksjonen, men mer forskning på bruk av transgene kyr for å produsere humant insulin er nødvendig.
Insulin er en avgjørende komponent i diabetesbehandling, men det er dyrt og ikke alltid tilgjengelig.

Diabetes er en tilstand som utvikler seg når kroppen ikke kan produsere eller bruke insulin på riktig måte, noe som fører til ubalanse i blodsukkernivået.

Mange mennesker med diabetes tar insulin, som hjelper glukose fra mat å komme inn i kroppens celler og omdanne glukosen til energi.

Fordi den globale etterspørselen etter insulin er så høy og insulin er dyrt, er det ofte vanskelig for folk å få tak i insulinet de trenger for å håndtere sin diabetes. Forskere undersøker hvordan man kan øke insulinproduksjonen slik at den kan være lettere tilgjengelig for de som trenger det.

For første gang endret forskere genetisk en brun storfeku i Brasil og oppdaget humant insulin og proinsulin, en insulinforløper, i denne “transgene” kumelken.

Resultatene, publisert 12. mars i Biotechnology Journal, indikerer en potensiell løsning for masseprodusert insulin, men mer forskning er berettiget for å bekrefte disse funnene. Forsiktighet rundt bruk av genmodifiserte dyr for å fremme human farmakologi er også nødvendig.

Brett M. Sansbury, PhD, hovedetterforsker og leder for oppdagelsesforskning ved ChristianaCares Gene Editing Institute, kommenterte de potensielle implikasjonene av denne forskningen for oss:

“Genteknologi har så mye potensial for betydelige fremskritt i hvordan vi forstår, diagnostiserer og behandler sykdommer. Denne studien fremhever løftet dette feltet har i applikasjoner for å forbedre menneskers helse. Mens forskerne her beskriver de praktiske utfordringene de opplevde i denne proof-of-concept-studien, kan implikasjonene for å øke tilbudet av et essensielt medikament, med potensial til å gjøre det mer tilgjengelig for en bredere befolkning som lider av en svært fremtredende sykdom, være veldig virkningsfull.”

Genmodifisert ku produserer humant insulin

For denne studien undersøkte forskere om visse genetiske endringer av kuer kunne produsere proinsulin i melken deres.

Forskerne bemerket at genetiske modifikasjoner av andre dyr for å produsere spesifikke proteiner hadde vært vellykket i andre forskningsområder tidligere.

Kyr kan produsere store mengder melk over lange tidsrammer, noe som kan bidra til økt produksjon.

Forskere brukte en prosess kalt somatisk cellekjerneoverføring for å lage spesialiserte embryoer. Det endelige målet var å manipulere brystkjertlene til det resulterende avkommet til å produsere spesifikke proteiner i melken deres.

Forskere var i stand til å produsere svært spesifikke transgene embryoer som ble implantert i kyr, og skapte en transgen ku.

Forskere forsøkte deretter å impregnere den transgene kua, men disse forsøkene var mislykkede. Til slutt fikk de kua hormonelt til å produsere melk.

Etter å ha tillatt 21 dagers amming, samlet forskerne melken i de neste 30 dagene. De utførte deretter tester, spesielt Western blotting og massespektrometri, for å evaluere proteinene som finnes i melken. De sammenlignet resultatene med resultatene fra ikke-transgen melk.

Analysens resultater fant proinsulin og insulin i melken de evaluerte fra den transgene kua.

“Vi var i stand til å produsere bioaktivt humant insulin i kumelk,” studieforfatter Dr. Matthew B. Wheeler, PhD, professor i bioteknologi og utviklingsbiologi fra Carl R. Woese Institute for Genomic Biology ved University of Illinois Urbana -Champaign, forklarte oss.

«Hensikten var å produsere en økonomisk kilde til insulin for diabetikere. Denne kua lager både forløperformen, proinsulin og insulin i melken sin.”

Mer forskning på insulinproduserende kyr er nødvendig

Implikasjonene av disse funnene kan gjøre insulin lettere tilgjengelig, og åpne døren for videre forskning som kan forbedre diabetesbehandlinger.

Imidlertid har denne nye studien flere begrensninger.

For det første ga hele den genetiske modifikasjonsprosessen bare én ku som effektivt produserte insulin. Forskere analyserte også bare en spesifikk del av melken, den delen som inneholdt løselige proteiner. Forskere må også avklare hvilke enzymer som bidro til å omdanne proinsulin til insulin, så fremtidig forskning kan også utforske dette.

“Den største begrensningen i denne studien var at laktasjon var nødvendig for at kyrne skulle produsere insulin, og transgene dyr har ofte problemer med å bli gravide via naturlige eller kunstige midler,” bemerket Dr. Splenser.

– Forskerne måtte hormonstimulere kyrne til laktat, noe som førte til at det ble produsert små mengder insulinholdig melk. Selv om forfatterne identifiserte tegn på proinsulin og insulin i kumelken ved hjelp av Western blotting og massespektroskopi, beviste de ikke om insulinet som ble produsert i kyrne faktisk var fysiologisk aktivt in vitro eller in vivo,” la Dr. Splenser til.

Etiske vurderinger av transgene dyr

Noen eksperter sier at det kanskje ikke er nødvendig å stole på genmodifiserte dyr for å produsere insulin.

“Siden slutten av 1970-tallet har biosyntetisk ‘human insulin’ blitt produsert hovedsakelig fra E.coli og gjær,” fortalte Dr. Andres Splenser, en endokrinolog ved Memorial Hermann i Houston.

“Denne metoden for å produsere insulin er mer human og krever ikke bruk av embryoer eller transgene dyr.”

Forskere må balansere alle etiske bekymringer ved å produsere transgene kyr og relaterte sikkerhetshensyn. Den potensielle risikoen ved å bruke genetisk endrede dyr til human farmakologi er ikke godt forstått.

Dr. Wheeler var optimistisk, men bemerket at denne forskningen fortsatt har en lang vei å gå:

“En dag kan vi kanskje bruke melk som en kilde til kritiske medisinske proteiner for menneskelige pasienter og kanskje til og med utvikle en måte å gi insulin til diabetikere uten injeksjoner. Det er imidlertid en del år unna. Dette er en proof of concept-studie som ble publisert. Vi må produsere flere dyr og bestemme mengden insulin de kan produsere og effektiviteten til insulinet for behandling av diabetes.»