Forskere ændrede genetisk en ko til at producere insulin i dens mælk

En genetisk ændret brun kvægko skrev for nylig historie ved at producere human insulin i sin mælk.
Dette diabetesgennembrud kunne bane vejen for at øge insulinproduktionen, men der er behov for mere forskning i at bruge transgene køer til at producere human insulin.
Insulin er en afgørende komponent i diabetesbehandling, men det er dyrt og ikke altid tilgængeligt.

Diabetes er en tilstand, der udvikler sig, når kroppen ikke kan producere eller bruge insulin korrekt, hvilket fører til en ubalance i blodsukkerniveauet.

Mange mennesker med diabetes tager insulin, som hjælper glukose fra mad ind i kroppens celler og omdanne glukosen til energi.

Fordi den globale efterspørgsel efter insulin er så høj, og insulin er dyrt, er det ofte svært for folk at få den insulin, de har brug for til at håndtere deres diabetes. Forskere undersøger, hvordan man kan øge insulinproduktionen, så den kan være lettere tilgængelig for dem, der har brug for det.

For første gang ændrede forskere genetisk en brun kvægko i Brasilien og opdagede human insulin og proinsulin, en insulinprecursor, i denne “transgene” komælk.

Resultaterne, offentliggjort den 12. marts i Biotechnology Journal, indikerer en potentiel løsning for masseproduceret insulin, men mere forskning er berettiget for at bekræfte disse resultater. Forsigtighed omkring brug af genetisk modificerede dyr til at fremme human farmakologi er også nødvendig.

Brett M. Sansbury, PhD, hovedforsker og leder af opdagelsesforskning ved ChristianaCare’s Gene Editing Institute, kommenterede de potentielle implikationer af denne forskning for os:

“Genteknik har så meget potentiale for betydelige fremskridt i, hvordan vi forstår, diagnosticerer og behandler sygdomme. Denne undersøgelse fremhæver det løfte, som dette felt har i applikationer til forbedring af menneskers sundhed. Mens forskerne her beskriver de praktiske udfordringer, de oplevede i dette proof-of-concept-studie, kunne implikationerne for at øge udbuddet af et essentielt lægemiddel, med potentialet til at gøre det mere tilgængeligt for en bredere befolkning, der lider af en meget fremtrædende sygdom, være meget virkningsfuld.”

Genetisk modificeret ko producerer human insulin

Til denne undersøgelse undersøgte forskere, om visse genetiske ændringer af køer kunne producere proinsulin i deres mælk.

Forskerne bemærkede, at genetiske modifikationer af andre dyr for at producere specifikke proteiner havde været succesfulde inden for andre forskningsområder i fortiden.

Køer kan producere store mængder mælk over lange tidsrammer, hvilket kan hjælpe med øget produktion.

Forskere brugte en proces kaldet somatisk cellekerneoverførsel til at skabe specialiserede embryoner. Det ultimative mål var at manipulere mælkekirtlerne i det resulterende afkom til at producere specifikke proteiner i deres mælk.

Forskere var i stand til at producere meget specifikke transgene embryoner, der blev implanteret i køer, hvilket med succes skabte en transgen ko.

Forskere forsøgte derefter at imprægnere den transgene ko, men disse forsøg var mislykkede. Til sidst fik de koen hormonelt til at producere mælk.

Efter at have tilladt 21 dages amning, indsamlede forskerne mælken i de næste 30 dage. De udførte derefter tests, specifikt Western blotting og massespektrometri, for at evaluere proteinerne i mælken. De sammenlignede resultaterne med resultaterne fra ikke-transgen mælk.

Analysens resultater fandt proinsulin og insulin i mælken, de vurderede fra den transgene ko.

“Vi var i stand til at producere bioaktivt humant insulin i komælk,” undersøgelsesforfatter Dr. Matthew B. Wheeler, PhD, professor i bioteknologi og udviklingsbiologi fra Carl R. Woese Institute for Genomic Biology ved University of Illinois Urbana -Champaign, forklarede os.

”Formålet var at producere en økonomisk kilde til insulin til diabetespatienter. Denne ko laver både prækursorformen, proinsulin og insulin i sin mælk.”

Der er behov for mere forskning i insulinproducerende køer

Konsekvenserne af disse resultater kunne gøre insulin lettere tilgængelig, hvilket åbner døren for yderligere forskning, der kan forbedre diabetesbehandlinger.

Denne nye undersøgelse har dog flere begrænsninger.

For det første producerede hele den genetiske modifikationsprocessen kun én ko, der effektivt producerede insulin. Forskere analyserede også kun en bestemt del af mælken, den del, der indeholdt opløselige proteiner. Forskere skal også afklare, hvilke enzymer der hjalp med at omdanne proinsulin til insulin, så fremtidig forskning kan også undersøge dette.

“Den største begrænsning ved denne undersøgelse var, at diegivning var nødvendig for, at køerne kunne producere insulin, og transgene dyr har ofte svært ved at blive gravide via naturlige eller kunstige midler,” bemærkede Dr. Splenser.

”Forskerne skulle hormonstimulere køerne til laktat, hvilket førte til, at der blev produceret små mængder insulinholdig mælk. Selvom forfatterne identificerede tegn på proinsulin og insulin i komælken ved hjælp af Western blotting og massespektroskopi, beviste de ikke, om insulinen produceret i køerne faktisk var fysiologisk aktiv in vitro eller in vivo,” tilføjede Dr. Splenser.

Etiske overvejelser af transgene dyr

Nogle eksperter siger, at det ikke er nødvendigt at stole på genetisk modificerede dyr for at producere insulin.

“Siden slutningen af 1970’erne er biosyntetisk ‘human insulin’ hovedsageligt blevet fremstillet af E.coli og gær,” fortalte Dr. Andres Splenser, endokrinolog ved Memorial Hermann i Houston.

“Denne metode til at producere insulin er mere human og kræver ikke brug af embryoner eller transgene dyr.”

Forskere skal balancere alle etiske bekymringer ved at producere transgene køer og relaterede sikkerhedsproblemer. De potentielle risici ved at bruge genetisk ændrede dyr til human farmakologi er ikke godt forstået.

Dr. Wheeler var optimistisk, men bemærkede, at denne forskning stadig har en lang vej at gå:

“En dag kan vi måske bruge mælk som en kilde til kritiske medicinske proteiner til humane patienter og måske endda udvikle en måde at give insulin til diabetespatienter uden injektioner. Det er dog en del år tilbage. Dette er en proof of concept-undersøgelse, der blev offentliggjort. Vi er nødt til at producere flere dyr og bestemme mængden af insulin, de kan producere, og effektiviteten af denne insulin til behandling af diabetes.”