糖尿病患者的福音！能產(chǎn)含人胰島素的牛奶？這頭?？烧娌缓唵巍?

編譯：公子欣

胰島素缺乏（1型）或胰島素抵抗（2型）會導(dǎo)致糖尿病，糖尿病已成為增長最快的全球突發(fā)衛(wèi)生事件之一。據(jù)估計，2021年有5.37億人患有糖尿病，預(yù)計到2045年這一數(shù)字將達(dá)到7.83億。全球?qū)τ糜谥委熖悄虿〉娜艘葝u素的需求不斷增長。

如今，一頭來自巴西南部的不起眼的牛創(chuàng)造了歷史，成為第一頭能夠在牛奶中產(chǎn)生人胰島素的轉(zhuǎn)基因奶牛。

由伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校和圣保羅大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的這一研究，可能預(yù)示著胰島素生產(chǎn)的新時代，有朝一日，可能幫助糖尿病患者解決所面臨的藥物短缺和成本高昂的問題。該研究在新一期國際學(xué)術(shù)期刊《生物技術(shù)雜志》上發(fā)表。

“大自然母親將乳腺設(shè)計成一個非常有效地制造蛋白質(zhì)的工廠。我們可以利用這個系統(tǒng)來生產(chǎn)一種可以幫助全世界數(shù)億人的蛋白質(zhì)?！奔又荽髮W(xué)動物科學(xué)系教授Matt Wheeler說。

研究人員將一段人類編碼胰島素原（胰島素活性形式的蛋白質(zhì)前體）的DNA片段插入10頭牛胚胎的細(xì)胞核中，這些基因被植入正常奶牛的子宮，并誕生了一頭轉(zhuǎn)基因小牛。由于最新的基因工程技術(shù)，人類DNA僅在乳腺組織中被靶向表達(dá)——基因序列被讀取并翻譯成蛋白質(zhì)產(chǎn)品的過程。

為乳腺特異性人胰島素表達(dá)和限制性圖譜分析構(gòu)建的慢病毒載體示意圖

Wheeler指出，使用乳腺組織特有的DNA結(jié)構(gòu)意味著牛的血液或其他組織中沒有人類胰島素循環(huán)，它還利用了乳腺產(chǎn)生大量蛋白質(zhì)的能力。

當(dāng)奶牛成熟后，研究小組試圖使用標(biāo)準(zhǔn)的人工授精技術(shù)使其受孕，但沒有成功。他們用激素刺激奶牛的第一次泌乳，但產(chǎn)奶量比成功懷孕后要少。令人驚訝的是，在牛奶中可以檢測到人類胰島素原和胰島素。

轉(zhuǎn)基因分析

“我們的目標(biāo)是制造胰島素原，從將其純化成胰島素開始。但這頭?；旧鲜亲约杭庸さ?，它產(chǎn)生的生物活性胰島素與原胰島素的比例約為3:1。乳腺真的很神奇?！?/p>

那么，一次典型的泌乳會產(chǎn)生多少胰島素呢？保守地講，如果一頭牛每升能產(chǎn)生1克胰島素，胰島素典型單位等于0.0347毫克，就是說每克相當(dāng)于28818單位的胰島素。這只是1升，而一頭典型的荷斯坦奶牛每天能產(chǎn)生40到50升胰島素，可以算算是多少。

質(zhì)譜分析

研究小組計劃重新克隆這頭奶牛，并樂觀地認(rèn)為將在下一代的懷孕和完整的哺乳周期中取得更大的成功，最終他們希望創(chuàng)造出轉(zhuǎn)基因公牛與雌性交配，創(chuàng)造出轉(zhuǎn)基因后代，可用來建立一個特定的牛群。Wheeler稱，即使是一小群轉(zhuǎn)基因酵母和轉(zhuǎn)基因細(xì)菌，也能很快勝過現(xiàn)有的生產(chǎn)胰島素的方法，而且不需要建立高科技的設(shè)施或基礎(chǔ)設(shè)施。

Wheeler說：“要在牛奶中大規(guī)模生產(chǎn)胰島素，需要專門的、健康狀況良好的設(shè)施，但對于成熟的乳制品行業(yè)來說，這沒什么特別的?！?/p>

在轉(zhuǎn)基因奶牛能夠為全世界的糖尿病患者提供胰島素之前，需要一個有效的系統(tǒng)來收集和純化胰島素產(chǎn)品，并獲得FDA的批準(zhǔn)。Wheeler相信這一天終將到來?！拔铱梢灶A(yù)見，在未來，一個擁有100頭牛的牛群，相當(dāng)于伊利諾伊州或威斯康星州的一個小型奶牛場，就能生產(chǎn)出全國所需的所有胰島素。而更大的牛群，則可以在一年內(nèi)制造出全世界的胰島素供應(yīng)量?！?/p>