O bovină brună modestă din sudul Braziliei a intrat în istorie, fiind prima vacă transgenică capabilă să producă insulină umană în laptele ei. Progresul, realizat de cercetătorii de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign (UI) şi de la Universidade de São Paulo, ar putea anunţa o nouă eră în producţia de insulină, eliminând într-o bună zi penuria de medicamente şi costurile ridicate pentru persoanele care trăiesc cu diabet.
Insulina - şi rolul său în diabet - a fost descoperită pentru prima dată în 1921 şi, timp de mulţi ani, diabeticii au fost trataţi cu insulină obţinută din pancreasul bovinelor şi al porcilor.
Dar în 1978, prima insulină „umană" a fost produsă folosind proteine provenite din bacteria E. coli modificată genetic, care, împreună cu procese similare care folosesc drojdie în loc de bacterii, reprezintă principala sursă de insulină medicală până în prezent.
Acum, o vacă modificată genetic a produs în laptele său proteinele necesare pentru insulina umană, iar oamenii de ştiinţă din spatele experimentului au mari speranţe că o turmă de astfel de bovine ar putea rezolva problemele de aprovizionare cu insulină din lume.
Deşi folosirea vacilor pentru furnizarea de insulină umană nu este o noutate, este pentru prima dată când producţia de insulină „umană" a fost realizată la o bovină modificată genetic.
„Mama Natură a conceput glanda mamară ca pe o fabrică pentru a produce proteine foarte, foarte eficient. Noi putem profita de acest sistem pentru a produce o proteină care poate ajuta sute de milioane de oameni din întreaga lume", a declarat într-un comunicat Matt Wheeler, profesor în cadrul Departamentului de Ştiinţe Animale, care face parte din Colegiul de Ştiinţe Agricole, de Consum şi de Mediu (ACES) de la UI.
Wheeler este autorul principal al unui nou studiu publicat recent în Biotechnology Journal care descrie dezvoltarea vacii producătoare de insulină, o realizare care reprezintă o dovadă a conceptului şi care ar putea fi extinsă după teste suplimentare şi aprobarea autorităţii de reglementare americane pentru Alimente şi Medicamente, FDA.
Echipa de cercetători, condusă de specialişti în zootehnie de la Universitatea Urbana-Champaign, din Illinois, a inserat un anume segment de ADN uman care codifică proinsulina (o proteină care este transformată în insulină) în nucleul celular a 10 embrioni de vacă, care au fost apoi introduşi în pântecele unor vaci normale.
Doar unul dintre aceşti embrioni modificaţi genetic s-a dezvoltat într-o sarcină, ceea ce a dus la naşterea naturală a unui viţel viu, transgenic.
Când acesta a ajuns la maturitate, echipa a făcut o varietate de încercări de a lăsa vaca modificată genetic însărcinată, prin inseminare artificială, fertilizare in vitro şi chiar în mod tradiţional.
Niciuna nu a avut succes, dar echipa notează că acest lucru ar putea avea mai mult de-a face cu modul în care a fost creat embrionul decât cu faptul că a fost modificat genetic.
În cele din urmă, au reuşit să facă vaca să aibă lactaţie prin inducţie hormonală, folosind o metodă nedezvăluită atribuită tehnologilor în reproducerea animalelor de la Universitatea din São Paulo.
Vaca nu a produs o cantitate de lactaţie la fel de mare ca în timpul unei sarcini, dar puţinul lapte pe care l-a produs în decurs de o lună a fost examinat pentru proteine specifice, folosind spectrometria de masă şi procedura Western Blot (imunoamprenta), este o tehnică de laborator bazată pe principiul reacţiei antigen-anticorp utilizată pentru detectarea specifică a proteinelor (antigenilor).
Această din urmă a identificat proteine cu mase moleculare similare cu proinsulina şi insulina umană, care nu erau prezente în laptele vacilor netransgenice.
Spectrometria de masă a indicat prezenţa peptidei C, care este eliminată din proinsulina umană în procesul de creare a insulinei, ceea ce sugerează că enzimele din laptele de vacă ar fi putut transforma proinsulina „umană" în insulină.
„Scopul nostru a fost să producem proinsulină, să o purificăm până la insulină şi să continuăm de acolo. Dar vaca practic a procesat-o singură. Ea produce aproximativ trei la unu insulină biologic activă la proinsulină", spune Wheeler.
În 2014, un tip similar de modificare genetică a fost realizat la şoareci, al căror lapte conţinea până la 8,1 grame pe litru de proinsulină umană.
Concentraţii comparabile nu au fost raportate în acest nou studiu.
O unitate tipică de insulină este de 0,0347 miligrame, aşa că, dacă, aşa cum propun acum oamenii de ştiinţă, fiecare vacă ar putea produce un gram de insulină pe litru de lapte, asta înseamnă 28.818 unităţi de insulină.
Ar fi nevoie de un sistem eficient de colectare şi purificare a produselor de insulină, precum şi de aprobarea FDA, înainte ca vacile transgenice să poată furniza insulină pentru diabeticii din întreaga lume. Dar cercetătorul este încrezător că acea zi va veni.
„Aş putea vedea un viitor în care o turmă de 100 de capete ar putea produce toată insulina necesară la nivel naţional (Statele Unite). Şi o turmă mai mare? S-ar putea produce toată rezerva mondială într-un an".
Dacă o astfel de turmă ar putea fi obţinută - şi, pe baza acestui prim caz, acest lucru este încă departe de a deveni realitate - cercetătorii cred că ar putea concura metodele actuale de producere a insulinei, care se bazează pe drojdie şi bacterii modificate genetic.
Echipa plănuieşte să recloneze vaca şi este optimistă că va obţine un succes mai mare în ceea ce priveşte ciclurile de sarcină şi lactaţie completă la următoarea generaţie.
În cele din urmă, ei speră să creeze tauri transgenici care să se împerecheze cu femelele, creând urmaşi transgenici care pot fi folosiţi pentru a stabili o turmă special construită pentru nevoia de insulină.
Specialiştii spun că, şi o turmă de dimensiuni reduse ar putea concura rapid metodele existente - drojdie şi bacterii transgenice - pentru producerea de insulină şi ar putea face acest lucru fără a fi nevoie să se creeze instalaţii sau infrastructuri foarte sofisticate.
Foto: Matt Wheeler, în fotografie, a contribuit la dezvoltarea primei vaci transgenice care produce insulină umană în lapte. Credit: Colegiul pentru Agricultură, Consumatori şi Ştiinţele Mediului, Universitatea Urbana-Champaign, Illinois.
