編譯：公子欣

胰島素缺乏（1型）或胰島素抵抗（2型）會導致糖尿病，糖尿病已成為增長最快的全球突發衛生事件之一。據估計，2021年有5.37億人患有糖尿病，預計到2045年這一數字將達到7.83億。全球對用于治療糖尿病的人胰島素的需求不斷增長。

如今，一頭來自巴西南部的不起眼的牛創造了歷史，成為第一頭能夠在牛奶中產生人胰島素的轉基因奶牛。

由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校和圣保羅大學的研究人員領導的這一研究，可能預示著胰島素生產的新時代，有朝一日，可能幫助糖尿病患者解決所面臨的藥物短缺和成本高昂的問題。該研究在新一期國際學術期刊《生物技術雜志》上發表。

“大自然母親將乳腺設計成一個非常有效地制造蛋白質的工廠。我們可以利用這個系統來生產一種可以幫助全世界數億人的蛋白質。”加州大學動物科學系教授Matt Wheeler說。

研究人員將一段人類編碼胰島素原（胰島素活性形式的蛋白質前體）的DNA片段插入10頭牛胚胎的細胞核中，這些基因被植入正常奶牛的子宮，并誕生了一頭轉基因小牛。由于最新的基因工程技術，人類DNA僅在乳腺組織中被靶向表達——基因序列被讀取并翻譯成蛋白質產品的過程。

為乳腺特異性人胰島素表達和限制性圖譜分析構建的慢病毒載體示意圖

Wheeler指出，使用乳腺組織特有的DNA結構意味著牛的血液或其他組織中沒有人類胰島素循環，它還利用了乳腺產生大量蛋白質的能力。

當奶牛成熟后，研究小組試圖使用標準的人工授精技術使其受孕，但沒有成功。他們用激素刺激奶牛的第一次泌乳，但產奶量比成功懷孕后要少。令人驚訝的是，在牛奶中可以檢測到人類胰島素原和胰島素。

轉基因分析

“我們的目標是制造胰島素原，從將其純化成胰島素開始。但這頭牛基本上是自己加工的，它產生的生物活性胰島素與原胰島素的比例約為3:1。乳腺真的很神奇。”

那么，一次典型的泌乳會產生多少胰島素呢？保守地講，如果一頭牛每升能產生1克胰島素，胰島素典型單位等于0.0347毫克，就是說每克相當于28818單位的胰島素。這只是1升，而一頭典型的荷斯坦奶牛每天能產生40到50升胰島素，可以算算是多少。

質譜分析

研究小組計劃重新克隆這頭奶牛，并樂觀地認為將在下一代的懷孕和完整的哺乳周期中取得更大的成功，最終他們希望創造出轉基因公牛與雌性交配，創造出轉基因后代，可用來建立一個特定的牛群。Wheeler稱，即使是一小群轉基因酵母和轉基因細菌，也能很快勝過現有的生產胰島素的方法，而且不需要建立高科技的設施或基礎設施。

Wheeler說：“要在牛奶中大規模生產胰島素，需要專門的、健康狀況良好的設施，但對于成熟的乳制品行業來說，這沒什么特別的。”

在轉基因奶牛能夠為全世界的糖尿病患者提供胰島素之前，需要一個有效的系統來收集和純化胰島素產品，并獲得FDA的批準。Wheeler相信這一天終將到來。“我可以預見，在未來，一個擁有100頭牛的牛群，相當于伊利諾伊州或威斯康星州的一個小型奶牛場，就能生產出全國所需的所有胰島素。而更大的牛群，則可以在一年內制造出全世界的胰島素供應量。”

來源: 上海市科學技術協會