Ученые генетически модифицировали корову. Она дает молоко с инсулином

Генетически модифицированная корова вырабатывает белки, необходимые для человеческого инсулина, и ученые, стоящие за этим экспериментом, возлагают большие надежды на то, что это поможет решить мировую проблему с поставками инсулина. Исследователи считают, что стадо таких коров могло бы превзойти существующие методы производства инсулина, которые основаны на генетически модифицированных дрожжах и бактериях. Хотя использование коров для получения человеческого инсулина не является чем-то новым, в  исследовании впервые удалось добиться выработки «человеческого» инсулина у генетически модифицированного крупного рогатого скота.

Инсулин и его роль в развитии диабета были впервые обнаружены в 1921 году, и в течение многих лет диабетиков лечили инсулином, получаемым из поджелудочной железы крупного рогатого скота и свиней. Но в 1978 году был произведен первый «человеческий» инсулин с использованием белков генетически модифицированных бактерий E. coli, которые, наряду с аналогичными процессами, использующими дрожжи вместо бактерий, и по сей день являются основным источником медицинского инсулина.

Исследовательская группа под руководством зоотехника Мэтта Уилера из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн ввела определенный участок человеческой ДНК, кодирующий проинсулин (белок, преобразующийся в инсулин), в клеточные ядра 10 коровьих эмбрионов, которые затем были помещены в утробы обычных коров. Только один из этих генетически модифицированных эмбрионов развился в беременность, что привело к естественному рождению трансгенного теленка.

Когда генетически модифицированная корова достигла зрелости, команда предприняла множество попыток оплодотворить ее с помощью искусственного осеменения, экстракорпорального оплодотворения и даже традиционным способом. Ни одна из них не увенчалась успехом, но команда отмечает, что это может быть больше связано с тем, как был создан эмбрион, чем с тем фактом, что он был генетически модифицирован.

В конце концов они смогли вызвать лактацию с помощью гормональной индукции, используя ранее неизвестный метод, приписываемый технологу по репродукции животных Пьетро Баруселли из Университета Сан-Паулу. Корова давала не так много молока, как при беременности, но то небольшое количество, которое она производила в течение месяца, было исследовано на предмет специфических белков с помощью вестерн-блоттинга и масс-спектрометрии.

Блоттинг выявил молекулярную массу, аналогичную человеческому проинсулину и инсулину, которые отсутствовали в молоке нетрансгенных коров. Масс-спектрометрия показала наличие С-пептида, который удаляется из человеческого проинсулина в процессе создания инсулина. Это позволяет предположить, что ферменты в коровьем молоке, возможно, превратили «человеческий» проинсулин в инсулин.

«Наша цель заключалась в том, чтобы сделать проинсулин, очистить его до инсулина и двигаться дальше. Но корова, по сути, переработала его сама. Она производит примерно три к одному биологически активного инсулина к проинсулину», — говорит Уилер.

В 2014 году подобная генетическая модификация была проведена у мышей, молоко которых содержало до 8,1 грамма на литр человеческого проинсулина. В новом исследовании о сопоставимых концентрациях не сообщалось, но это не помешало Уилеру задуматься о расширении масштабов. Одна единица инсулина составляет 0,0347 миллиграмма, так что если, как предполагает Уилер, каждая корова сможет производить один грамм инсулина на литр молока, то это составит 28 818 единиц инсулина.

«Для крупного рогатого скота потребуются специализированные учреждения, но это не является чем-то из ряда вон выходящим для нашей хорошо зарекомендовавшей себя молочной промышленности, — говорит он. — В будущем стадо в 100 голов сможет производить весь необходимый стране инсулин. А еще большее стадо? Мы могли бы производить весь мировой запас за год».

Ранее ученые из Scripps Research выявили антитела, которые защищают от множества смертельных змеиных ядов, и разработали антитело, которое может блокировать действие смертельных токсинов в ядах самых разных змей, обитающих в Африке, Азии и Австралии. В новом исследовании использовались формы токсинов, производимые в лаборатории, для проверки миллиардов различных человеческих антител и выявления тех, которые могут блокировать активность токсинов.