Οι επιστήμονες τροποποίησαν γενετικά μια αγελάδα για να παράγει ινσουλίνη στο γάλα της

Μια γενετικά τροποποιημένη καφέ αγελάδα βοοειδών έγραψε πρόσφατα ιστορία, παράγοντας ανθρώπινη ινσουλίνη στο γάλα της.
Αυτή η ανακάλυψη του διαβήτη θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την αύξηση της παραγωγής ινσουλίνης, αλλά χρειάζεται περισσότερη έρευνα για τη χρήση διαγονιδιακών αγελάδων για την παραγωγή ανθρώπινης ινσουλίνης.
Η ινσουλίνη είναι ένα κρίσιμο συστατικό για τη διαχείριση του διαβήτη, αλλά είναι δαπανηρή και δεν είναι πάντα προσβάσιμη.

Ο διαβήτης είναι μια κατάσταση που αναπτύσσεται όταν το σώμα δεν μπορεί να παράγει ή να χρησιμοποιήσει σωστά την ινσουλίνη, οδηγώντας σε ανισορροπία των επιπέδων σακχάρου στο αίμα.

Πολλοί άνθρωποι με διαβήτη λαμβάνουν ινσουλίνη, η οποία βοηθά τη γλυκόζη από τα τρόφιμα να εισέλθει στα κύτταρα του σώματος και να μετατρέψει τη γλυκόζη σε ενέργεια.

Επειδή η παγκόσμια ζήτηση για ινσουλίνη είναι τόσο υψηλή και η ινσουλίνη είναι ακριβή, είναι συχνά δύσκολο για τους ανθρώπους να λάβουν την ινσουλίνη που χρειάζονται για τη διαχείριση του διαβήτη τους. Οι ερευνητές διερευνούν πώς να αυξήσουν την παραγωγή ινσουλίνης, ώστε να μπορεί να είναι πιο άμεσα διαθέσιμη σε όσους τη χρειάζονται.

Για πρώτη φορά, επιστήμονες άλλαξαν γενετικά μια καφέ αγελάδα στη Βραζιλία και ανακάλυψαν ανθρώπινη ινσουλίνη και προϊνσουλίνη, μια πρόδρομη ουσία της ινσουλίνης, σε αυτό το «διαγονιδιακό» αγελαδινό γάλα.

Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στις 12 Μαρτίου στο Biotechnology Journal, υποδεικνύουν μια πιθανή λύση για ινσουλίνη μαζικής παραγωγής, αλλά απαιτείται περισσότερη έρευνα για να επιβεβαιωθούν αυτά τα ευρήματα. Απαιτείται επίσης προσοχή στη χρήση γενετικά τροποποιημένων ζώων για την προώθηση της ανθρώπινης φαρμακολογίας.

Ο Brett M. Sansbury, PhD, κύριος ερευνητής και επικεφαλής της έρευνας ανακάλυψης στο Ινστιτούτο Γονιδιακής Επεξεργασίας της ChristianaCare, σχολίασε τις πιθανές επιπτώσεις αυτής της έρευνας σε εμάς:

«Η γενετική μηχανική έχει τόσες πολλές δυνατότητες για σημαντικές προόδους στον τρόπο κατανόησης, διάγνωσης και θεραπείας ασθενειών. Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει την υπόσχεση που έχει αυτό το πεδίο σε εφαρμογές για τη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας. Ενώ οι ερευνητές εδώ περιγράφουν τις πρακτικές προκλήσεις που αντιμετώπισαν σε αυτή τη μελέτη απόδειξης της ιδέας, οι συνέπειες για την αύξηση της προσφοράς ενός βασικού φαρμάκου, με τη δυνατότητα να το καταστήσουν πιο προσιτό σε έναν ευρύτερο πληθυσμό που πάσχει από μια πολύ σημαντική ασθένεια, θα μπορούσαν να είναι πολύ επιδραστικό».

Η γενετικά τροποποιημένη αγελάδα παράγει ανθρώπινη ινσουλίνη

Για αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές διερεύνησαν εάν ορισμένες γενετικές αλλοιώσεις των αγελάδων θα μπορούσαν να παράγουν προϊνσουλίνη στο γάλα τους.

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι οι γενετικές τροποποιήσεις σε άλλα ζώα για την παραγωγή συγκεκριμένων πρωτεϊνών ήταν επιτυχείς σε άλλους ερευνητικούς τομείς στο παρελθόν.

Οι αγελάδες μπορούν να παράγουν μεγάλες ποσότητες γάλακτος σε μεγάλα χρονικά διαστήματα, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει στην αύξηση της παραγωγής.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια διαδικασία που ονομάζεται πυρηνική μεταφορά σωματικών κυττάρων για να δημιουργήσουν εξειδικευμένα έμβρυα. Ο απώτερος στόχος ήταν να χειριστούν τους μαστικούς αδένες των απογόνων που προέκυψαν για να παράγουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες στο γάλα τους.

Οι ερευνητές μπόρεσαν να παράγουν εξαιρετικά ειδικά διαγονιδιακά έμβρυα που εμφυτεύτηκαν σε αγελάδες, δημιουργώντας με επιτυχία μία διαγονιδιακή αγελάδα.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές προσπάθησαν να εμποτίσουν τη διαγονιδιακή αγελάδα, αλλά αυτές οι προσπάθειες ήταν ανεπιτυχείς. Στο τέλος, ώθησαν ορμονικά την αγελάδα να παράγει γάλα.

Αφού επέτρεψαν 21 ημέρες γαλουχίας, οι ερευνητές συνέλεξαν το γάλα για τις επόμενες 30 ημέρες. Στη συνέχεια πραγματοποίησαν δοκιμές, ειδικά Western blotting και φασματομετρία μάζας, για να αξιολογήσουν τις πρωτεΐνες που υπάρχουν στο γάλα. Συνέκριναν τα αποτελέσματα με αυτά από μη διαγονιδιακό γάλα.

Τα αποτελέσματα της ανάλυσης βρήκαν προϊνσουλίνη και ινσουλίνη στο γάλα που αξιολόγησαν από τη διαγονιδιακή αγελάδα.

«Καταφέραμε να παράγουμε βιοενεργή ανθρώπινη ινσουλίνη στο αγελαδινό γάλα», ο συγγραφέας της μελέτης Δρ. Matthew B. Wheeler, PhD, καθηγητής βιοτεχνολογίας και αναπτυξιακής βιολογίας από το Carl R. Woese Institute for Genomic Biology στο Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana -Καμπάνια, μας εξήγησε.

«Σκοπός ήταν να παραχθεί μια οικονομική πηγή ινσουλίνης για διαβητικούς ασθενείς. Αυτή η αγελάδα παράγει και την πρόδρομη μορφή, την προϊνσουλίνη και την ινσουλίνη στο γάλα της».

Απαιτείται περισσότερη έρευνα για τις αγελάδες που παράγουν ινσουλίνη

Οι συνέπειες αυτών των ευρημάτων θα μπορούσαν να κάνουν την ινσουλίνη πιο άμεσα διαθέσιμη, ανοίγοντας την πόρτα για περαιτέρω έρευνα που θα μπορούσε να βελτιώσει τις θεραπείες του διαβήτη.

Ωστόσο, αυτή η νέα μελέτη έχει αρκετούς περιορισμούς.

Πρώτον, ολόκληρη η διαδικασία γενετικής τροποποίησης παρήγαγε μόνο μία αγελάδα που παρήγαγε αποτελεσματικά ινσουλίνη. Οι ερευνητές ανέλυσαν επίσης μόνο ένα συγκεκριμένο μέρος του γάλακτος, το τμήμα που περιείχε διαλυτές πρωτεΐνες. Οι ερευνητές πρέπει επίσης να διευκρινίσουν ποια ένζυμα βοήθησαν στη μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη, οπότε μελλοντική έρευνα θα μπορούσε επίσης να το διερευνήσει.

«Ο μεγαλύτερος περιορισμός αυτής της μελέτης ήταν ότι η γαλουχία ήταν απαραίτητη για να παράγουν ινσουλίνη οι αγελάδες και τα διαγονιδιακά ζώα συχνά δυσκολεύονται να μείνουν έγκυες με φυσικά ή τεχνητά μέσα», σημείωσε ο Δρ Σπλένσερ.

«Οι ερευνητές έπρεπε να διεγείρουν ορμονικά τις αγελάδες στο γαλακτικό, γεγονός που οδήγησε στην παραγωγή μικρών ποσοτήτων γάλακτος που περιέχει ινσουλίνη. Αν και οι συγγραφείς εντόπισαν σημάδια προϊνσουλίνης και ινσουλίνης στο αγελαδινό γάλα χρησιμοποιώντας Western blotting και φασματοσκοπία μάζας, δεν απέδειξαν εάν η ινσουλίνη που παρήχθη στις αγελάδες ήταν πραγματικά φυσιολογικά ενεργή in vitro ή in-vivo», πρόσθεσε ο Δρ Splenser.

Ηθικές εκτιμήσεις των διαγονιδιακών ζώων

Ορισμένοι ειδικοί λένε ότι το να βασιζόμαστε σε γενετικά τροποποιημένα ζώα για την παραγωγή ινσουλίνης μπορεί να μην είναι απαραίτητο.

«Από τα τέλη της δεκαετίας του 1970, η βιοσυνθετική «ανθρώπινη ινσουλίνη» παράγεται κυρίως από E.coli και μαγιά», μας είπε ο Δρ Andres Splenser, ενδοκρινολόγος στο Memorial Hermann στο Χιούστον.

«Αυτή η μέθοδος παραγωγής ινσουλίνης είναι πιο ανθρώπινη και δεν απαιτεί τη χρήση εμβρύων ή διαγονιδιακών ζώων».

Οι ερευνητές πρέπει να εξισορροπήσουν τυχόν ηθικές ανησυχίες σχετικά με την παραγωγή διαγονιδιακών αγελάδων και συναφείς ανησυχίες για την ασφάλεια. Οι πιθανοί κίνδυνοι από τη χρήση γενετικά τροποποιημένων ζώων για την ανθρώπινη φαρμακολογία δεν είναι καλά κατανοητοί.

Ο Δρ Wheeler ήταν αισιόδοξος αλλά σημείωσε ότι αυτή η έρευνα έχει ακόμη πολύ δρόμο να διανύσει:

«Μια μέρα μπορεί να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε το γάλα ως πηγή κρίσιμων ιατρικών πρωτεϊνών για ανθρώπους και ίσως ακόμη και να αναπτύξουμε έναν τρόπο παροχής ινσουλίνης σε διαβητικούς ασθενείς χωρίς ενέσεις. Ωστόσο, αυτό απέχει αρκετά χρόνια. Αυτή είναι μια απόδειξη της μελέτης έννοιας που δημοσιεύτηκε. Πρέπει να παράγουμε περισσότερα ζώα και να προσδιορίσουμε την ποσότητα ινσουλίνης που μπορούν να παράγουν και την αποτελεσματικότητα αυτής της ινσουλίνης για τη θεραπεία του διαβήτη».