Dokonanie zespołu z Uniwersytetu Illinois w Urbanie i Champaign (USA) oraz Uniwersytetu w Sao Paulo (Brazylia) może w niedalekiej przyszłości zrewolucjonizować dostęp osób chorych na cukrzycę do insuliny. Badaczom udało się wzbudzić produkcję tego hormonu w gruczołach mlecznych krów.

„Matka natura zaprojektowała gruczoły mlekowe jako prawdziwą fabrykę produkującą białka. Możemy ten system wykorzystać do wytwarzania białka, które pomoże setkom milionów ludzi na całym świecie” – twierdzi prof. Matt Wheeler, autor pracy opublikowanej w piśmie „Biotechnology Journal” (https://analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wile y.com/doi/10.1002/biot.202300307).

Do dziesięciu krowich embrionów badacze wprowadzili fragment DNA kodujący proinsulinę – cząsteczkę, z której powstaje później insulina. Nowoczesne metody inżynierii genetycznej pozwoliły tak precyzyjnie umieścić nowe DNA w komórkach, że aktywuje się ono właśnie w gruczołach mlekowych zwierząt.

Docelowo udało im się wyhodować jedną zmienioną transgeniczną krowę rasy holstein. „Dawniej po prostu wprowadzało się DNA do komórek z nadzieją, że będzie aktywne tam, gdzie sobie tego życzyliśmy. Teraz możemy to robić dużo bardziej strategicznie. Tworząc konstrukt DNA specyficzny dla tkanki gruczołów mlekowych sprawiliśmy, że nie ma ludzkiej insuliny we krwi czy innych tkankach krowy. Jednocześnie korzystamy ze zdolności gruczołów do produkowania dużych ilości białek” – tłumaczy biotechnolog.

Po nieudanej próbie doprowadzenia do ciąży, badacze wywołali u krowy laktację z pomocą hormonów. Choć w takim przypadku ilość mleka jest mniejsza - to wykryli w nim proinsulinę, a także, co ich zaskoczyło – insulinę, w ilości kilku gramów na litr. Nawet 1 gram insuliny na litr oznaczałby ogromne ilości hormonu, ponieważ jedno zwierzę daje od 40 do 50 l mleka dziennie. Tymczasem pojedyncza typowa dawka insuliny dla człowieka to 0,0347 miligrama – wyjaśniają naukowcy.„Oznacza to, że każdy gram wystarczy na 28818 dawek insuliny” – podkreśla prof. Wheeler.

Badacze chcą teraz transgeniczną krowę sklonować. Mają też nadzieję na sukces w uzyskiwaniu ciąż i produkcji większej ilości mleka. Chcą też uzyskać transgeniczne byki, dzięki czemu mogłyby zaistnieć kolejne pokolenia produkujących insulinę zwierząt. Badacze zapewniają, że nawet małe stado przewyższy wydajnością obecnie stosowane metody, takie jak wykorzystanie transgenicznych drożdży czy bakterii. Nie będą też potrzebne tak skomplikowane zakłady biotechnologiczne. Krowom wystarczy zapewnić podobne warunki do tych, jakie wymagane są w typowej produkcji mleczarskiej. Potrzebny będzie naturalnie system do zbierania i oczyszczania insuliny. „Widzę przyszłość, w której stado z setką krów, czyli podobne do typowego stada mlecznego w Illinois czy Wisconsin, będzie produkowało insulinę potrzebną dla całego kraju. A większe stado mogłoby zaspokoić cały świat na cały rok” – mówi prof. Wheeler.