Биологи впервые вывели корову, которая дает молоко с человеческим инсулином

Спрос на человеческий инсулин — гормон, секретируемый эндокринной частью поджелудочной железы и помогающий поддерживать глюкозу в крови на необходимом уровне — продолжает расти из-за увеличения числа пациентов с диабетом. По данным ВОЗ на 2021 год, этим хроническим заболеванием, которое развивается из-за того, что поджелудочная железа не вырабатывает достаточное количество инсулина или организм не может эффективно использовать вырабатываемый инсулин, страдали более 529 миллионов человек в мире, а к 2050-му их число может достичь 1,5 миллиарда. Потребности в инсулине сохраняются, так как при сахарном диабете необходима инсулинотерапия — в основном при первом типе заболевания, когда выработка этого гормона поджелудочной железой снижается или прекращается вовсе.

Пополнить запасы должны помочь исследования сотрудников Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США) и Университета Сан-Паулу (Бразилия). Им удалось вывести первую трансгенную, то есть генетически модифицированную, корову, которая дает молоко с человеческим инсулином в составе. Статья об этом опубликована в журнале The Biotechnology Journal.

«Мать-природа создала молочную железу как фабрику для эффективного производства белка. Мы можем воспользоваться этой системой и помочь сотням миллионов людей в мире», — отметил профессор Мэтт Уилер, ведущий автор научной работы.

Его бразильские коллеги с помощью псевдолентивируса встроили сегмент человеческой ДНК, кодирующий проинсулин — полипептидный гормон, предшественник активной формы инсулина, в ядра клеток 10 коровьих эмбрионов. Их имплантировали в матку коровы, в результате на свет появился один «трансгенный» теленок.

Когда животное достигло зрелости, ученые попытались оплодотворить его с использованием методов искусственного осеменения. Но ничего не вышло, поэтому команда решила стимулировать корову к лактации с помощью гормонов. Молокоотделение началось по прошествии 21 дня, затем в течение еще месяца исследователи доили корову и собирали молоко для масс-спектрометрического анализа и вестерн-блоттинга.

Слева — трансгенный теленок, справа — Мэтт Уилер, ведущий автор статьи / © College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences

Изначально цель заключалась в том, чтобы произвести проинсулин и «очистить» его до инсулина, однако результаты исследований показали наличие в молоке человеческого инсулина в большей степени, чем проинсулина. Также в образцах обнаружили протеазы, способные превращать проинсулин в инсулин, и фермент, расщепляющий инсулин, который может разрушать рекомбинантный белок.

Ученые оценили концентрации инсулина и проинсулина в несколько граммов на литр трансгенного молока. Пока не ясно, сколько инсулина может вырабатываться при естественном молокоотделении, ведь на этот раз животному давали гормоны и молока было меньше, чем ожидалось. Уиллер считает, что если корова сможет производить один грамм инсулина на литр, этого уже достаточно, ведь в норме одна особь может давать по 30-40 литров молока в сутки. Одна международная единица инсулина (1 МЕ) биологически эквивалента 34,7 микрограмма чистого кристаллического инсулина.

Авторы исследования хотят вновь клонировать корову, добиться успеха при ее искусственном оплодотворении и вывести трансгенных быков для спаривания с самками и получения потомства. По мнению Уилера, даже небольшого генетически модифицированного стада хватило бы, чтобы превзойти существующие методы производства инсулина — с помощью трансгенных дрожжей и бактерий. Тем более что для этого не понадобится специальное оборудование или инфраструктура, лишь подобающие условия для жизни крупного рогатого скота.

Однако, чтобы снабжать диабетиков инсулином от генетически модифицированных коров, потребуется создать эффективную систему сбора и очистки, а также получить одобрение контролирующих органов.