Nie mogąc polegać na własnych komórkach trzustkowych, które produkują insulinę, chorzy na cukrzycę muszą dostarczać ją do organizmu w postaci zastrzyków. Według WHO zaledwie połowa spośród ponad 460 mln diabetyków na świecie jest leczona insuliną. W wielu krajach dostęp do tego hormonu jest niewystarczający, a koszty zastrzyków zbyt duże, by każdy sobie na nie mógł pozwolić.
Czytaj też: To wywróci życie chorych na cukrzycę do góry nogami. Doustna insulina gotowa do testów
Dlatego naukowcy z całego świata pracują nad doustną insuliną, która nie dość, że tańsza w wytwarzaniu i przechowywaniu, to byłaby przede wszystkim łatwiejsza w aplikacji. Bezskutecznie. Teraz zespoły uczonych z University of Illinois Urbana-Champaign i Universidade de São Paulo twierdzą, że znaleźli sposób wyeliminowania niedoborów insuliny dzięki wykorzystaniu… krów. Szczegóły opisano w czasopiśmie Biotechnology Journal.
Prof. Matt Wheeler z College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) na University of Illinois Urbana-Champaign mówi:
Matka Natura zaprojektowała gruczoł sutkowy jako fabrykę produkującą białko naprawdę wydajnie. Możemy wykorzystać ten system do produkcji białka, które może pomóc setkom milionów ludzi na całym świecie.
Krowie mleko zamiast zastrzyków z insuliną
W naszym organizmie insulina powstaje z proinsuliny, która jest produkowana w komórkach β wysepek Langerhansa (w trzustce). Ma ona bardzo małą aktywność biologiczną, a siła jej działania zmniejszającego glikemię jest równa 10-15 proc. siły działania insuliny u człowieka.
Czytaj też: Cukrzyca pokonana! Nie potrzeba zastrzyków z insuliną i żadnych leków
Insulina w postaci zastrzyków, którą obecnie stosują diabetycy, powstaje poprzez wstawienie genu ludzkiej insuliny do bakteryjnego DNA. Umieszczone w dużych zbiornikach fermentacyjnych bakterie wykorzystują gen do produkcji ludzkiej insuliny, która jest zbierana i oczyszczana w celu wykorzystania jako lek.
Teraz naukowcy wprowadzili odcinek ludzkiego DNA kodujący proinsulinę do komórek dziesięciu zarodków wszczepionych do macicy zwykłych brazylijskich krów. W wyniku implantacji urodziło się jedno transgeniczne cielę. W tym przypadku użyte ludzkie DNA było ukierunkowane na ekspresję wyłącznie w tkance sutka, czyli w wymionach.
Prof. Matt Wheeler wyjaśnia:
W dawnych czasach po prostu wrzucaliśmy DNA i mieliśmy nadzieję, że będzie aktywne tam, gdzie tego chcemy. Obecnie możemy działać znacznie bardziej strategicznie i precyzyjniej. Użycie konstruktu DNA specyficznego dla tkanki sutka oznacza, że we krwi krowy ani w innych tkankach nie krąży insulina ludzka. Wykorzystuje również możliwości gruczołu sutkowego do wytwarzania dużych ilości białka.
Kiedy cielę osiągnęło dojrzałość, podano jej hormony stymulujące pierwszą laktację. Chociaż objętość mleka była mniejsza niż produkowana przez zwyczajną krowę, naukowcy odkryli, że zawierało ono ludzką proinsulinę i – co zaskakujące – insulinę.
Prof. Matt Wheeler dodaje:
Naszym celem było wytworzenie proinsuliny, oczyszczenie jej do insuliny i gotowe. Ale krowa w zasadzie sama przetworzyła proinsulinę i wytwarzała stosinek ok. 3:1 biologicznie aktywnej insuliny do proinsuliny. Gruczoł sutkowy to magiczna rzecz.
Insulina i proinsulina, które wymagałyby ekstrakcji i oczyszczenia przed użyciem, wyrażono w kilku gramach na litr w mleku. Ponieważ jednak laktacja była indukowana hormonalnie, a objętość mleka była mniejsza niż oczekiwano, zespół nie jest w stanie dokładnie określić, ile insuliny zostanie wyprodukowane podczas typowej laktacji. Mają jednak pewne przypuszczenia.
Typowa krowa rasy holsztyńskiej wytwarza 40-50 litrów mleka dziennie (więcej niż jakakolwiek inna rasa), więc jeżeli zmodyfikowane zwierzę wyprodukuje 1 g insuliny na 1 litr mleka, będzie to zadowalająca wartość. Zwłaszcza, że typowa międzynarodowa jednostka insuliny wynosi 0,0347 mg. Oznacza to, że każdy gram odpowiada 28 818 jednostkom. Przeciętny diabetyk zażywa 7-10 jednostek insuliny w porze lunchu.
Historia zatoczyła koło
W pewnym sensie zatoczyliśmy koło. W styczniu 1922 r. podczas testów klinicznych na University of Toronto, 14-letni Leonard Thompson otrzymał zastrzyk insuliny wołowej ekstrahowanej z trzustki zwierzęcia, co oznaczało pierwsze zastosowanie insuliny w leczeniu cukrzycy u człowieka. Dopiero w 1998 r. zaprzestano produkcji insuliny bydlęcej w USA (insulinę świńską lub świńską zakończono w 2006 roku).
Czytaj też: Zastrzyk z insuliną tylko raz w tygodniu? Dobre wieści dla diabetyków
Naukowcy planuje ponowne sklonowanie krowy i są optymistami, że w następnym pokoleniu uda się im osiągnąć większy sukces w zakresie ciąży i pełnych cykli laktacji. Mają nadzieję, że ostatecznie pozwoli to na stworzenie transgenicznych byków, które będą kojarzyć się z samicami, tworząc w ten sposób transgeniczne potomstwo, które będzie można wykorzystać do założenia specjalnego stada.
Prof. Matt Wheeler podsumowuje:
Jeśli chodzi o masową produkcję insuliny w mleku, potrzebne byłyby specjalistyczne obiekty o wysokim statusie zdrowotnym dla bydła, ale nie jest to niczym niezwykłym w naszym dobrze ugruntowanym przemyśle mleczarskim. Wiemy, co robimy z krowami.
Aby transgeniczne krowy mogły dostarczać insulinę diabetykom na całym świecie, potrzebny byłby skuteczny system gromadzenia i oczyszczania produktów insulinowych, a także zatwierdzenie FDA. Wheeler jest jednak przekonany, że ten dzień nadejdzie.