Διαβήτης: Η πρώτη αγελάδα που παράγει ανθρώπινη ινσουλίνη

Μια καφέ αγελάδα στη νότια Βραζιλία πέρασε προσφάτως στην ιστορία ως η πρώτη διαγονιδιακή αγελάδα που μπορεί να παράγει ανθρώπινη ινσουλίνη στο γάλα της. Το επίτευγμα που ανήκει σε ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ιλινόι Ουρμπάνα – Σαμπέιν και του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο εκτιμάται ότι εγκαινιάζει μια νέα εποχή σε ό,τι αφορά την παραγωγή ινσουλίνης η οποία υπόσχεται παραγωγή της ορμόνης για τα εκατομμύρια ινσουλινοεξαρτώμενα διαβητικά άτομα παγκοσμίως με εύκολο και πολύ πιο φθηνό τρόπο σε σχέση με σήμερα.

«Εργοστάσιο» πρωτεϊνών ο μαστικός αδένας

«Η Μητέρα Φύση σχεδίασε τον μαστικό αδένα ως ένα εργοστάσιο που παράγει πρωτεΐνες με πολύ αποτελεσματικό τρόπο. Μπορούμε να εκμεταλλευθούμε αυτό το φυσικό σύστημα για την παραγωγή μιας πρωτεΐνης η οποία θα βοηθήσει εκατοντάδες εκατομμύρια άτομα σε ολόκληρο τον κόσμο» ανέφερε ο Ματ Γουίλερ, καθηγητής στο Τμήμα Ζωικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Ιλινόι ο οποίος ήταν κύριος συγγραφέας σχετικής μελέτης που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Biotechnology Journal».

Οι συνεργάτες του καθηγητή Γουίλερ εισήγαγαν τμήμα ανθρώπινου DNA που κωδικοποιούσε την προϊνσουλίνη – το πρόδρομο μόριο της ενεργής ινσουλίνης – στους πυρήνες των κυττάρων 10 εμβρύων αγελάδας. Στη συνέχεια εμφύτευσαν τα έμβρυα αυτά στη μήτρα αγελάδων στη Βραζιλία – τελικώς από τη διαδικασία γεννήθηκε ένα διαγονιδιακό μοσχαράκι.

Ο καθηγητής Ματ Γουίλερ συνέβαλε στη δημιουργία της πρώτης διαγονιδιακής αγελάδας που παράγει ανθρώπινη ινσουλίνη στο γάλα της (University of Illinois Urbana-Champaign, Universidade de São Paulo)

Χάρη στην πρόοδο της γενετικής μηχανικής το ανθρώπινο DNA που εισήχθη στα κύτταρα των αγελάδων είχε ως αποκλειστικό στόχο τον μαστικό ιστό σε ό,τι αφορούσε την έκφρασή του (τη διαδικασία δηλαδή κατά την οποία οι γενετικές αλληλουχίες «διαβάζονται» και «μεταφράζονται» σε πρωτεϊνικά προϊόντα).

Στοχευμένες κινήσεις

«Παλαιότερα κάναμε απλώς εισαγωγή του DNA στον οργανισμό και ελπίζαμε ότι το DNA αυτό θα εκφραζόταν στο σημείο που θέλαμε» εξήγησε ο δρ Γουίλερ και προσέθεσε: «Τώρα μπορούμε πλέον να κάνουμε πολύ πιο στρατηγικές και στοχευμένες κινήσεις. Χρησιμοποιώντας DNA που εκφράζεται αποκλειστικά στον μαστικό ιστό επιτυγχάνουμε να μην κυκλοφορεί καθόλου ανθρώπινη ινσουλίνη στο αίμα ή σε άλλους ιστούς. Επιπλέον εκμεταλλευόμαστε την ικανότητα του μαστικού αδένα να παράγει μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης».

Γαλακτοφορία μετά τη λήψη ορμονών

Οταν το διαγονιδιακό θηλυκό μικρό ωρίμασε η ερευνητική ομάδα προσπάθησε ανεπιτυχώς να το γονιμοποιήσει με χρήση συμβατικών μεθόδων τεχνητής γονιμοποίησης. Ετσι προχώρησε στο… Plan B που αφορούσε πρόκληση της πρώτης γαλακτοφορίας με χρήση ορμονών. Ο στόχος τελικώς επετεύχθη, ωστόσο η αγελάδα παρήγαγε μικρότερη ποσότητα γάλακτος από εκείνη που θα παρήγαγε αν είχε καταστεί έγκυος. Παρόλα αυτά, στο γάλα ανιχνευόταν τόσο προϊνσουλίνη όσο και ανθρώπινη ινσουλίνη. «Στόχος μας ήταν να παράγουμε προϊνσουλίνη και να τη μετατρέψουμε σε ινσουλίνη. Ωστόσο ουσιαστικά η αγελάδα έκανε αυτή την επεξεργασία μόνη της. Ο μαστικός αδένας είναι μαγικός» είπε ο καθηγητής Γουίλερ.

Λίγα γραμμάρια ινσουλίνης ανά λίτρο γάλακτος

Η ινσουλίνη και η προϊνσουλίνη που χρειάζεται να εξαχθούν και να γίνει επεξεργασία τους ώστε να χρησιμοποιηθούν, εκφράζονταν σε επίπεδο λίγων γραμμαρίων ανά λίτρο γάλακτος. Ωστόσο επειδή η παραγωγή γάλακτος στην αγελάδα προκλήθηκε μέσω ορμονών και η ποσότητα γάλακτος ήταν μικρότερη από την αναμενόμενη, οι ερευνητές δεν γνωρίζουν αυτή τη στιγμή πόση ινσουλίνη θα παράγεται τελικώς από μια αγελάδα που θα έχει γαλακτοφορία μετά από τη φυσιολογική διαδικασία της εγκυμοσύνης και της γέννας.

Εκτίμηση για πολύ μεγάλη παραγωγή ινσουλίνης στο γάλα

Με συντηρητικούς υπολογισμούς, ο δρ Γουίλερ εκτιμά ότι αν μια αγελάδα παράγει 1 γραμμάριο ινσουλίνης ανά λίτρο γάλακτος – και με δεδομένο ότι μια τυπική αγελάδα της φυλής Χολστάιν παράγει περί τα 40-50 λίτρα γάλακτος την ημέρα – τότε θα μιλάμε για πολύ μεγάλη παραγωγή ινσουλίνης. Σε αυτούς τους υπολογισμούς ας λάβουμε υπόψη μας ότι μια μονάδα ινσουλίνης που λαμβάνουν οι διαβητικοί αντιστοιχεί σε 0,0347 mg. «Αυτό σημαίνει ότι κάθε γραμμάριο ινσουλίνης αντιστοιχεί σε 28.818 μονάδες ινσουλίνης. Και αυτό αφορά μόνο ένα λίτρο γάλακτος. Καθώς οι αγελάδες Χολστάιν παράγουν ως και 50 λίτρα γάλακτος την ημέρα, μπορεί κάποιος να κάνει εύκολα τους υπολογισμούς».

Σχέδιο για δημιουργία ινσουλινοπαραγωγού κοπαδιού

Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να κλωνοποιήσει την αγελάδα και αισιοδοξεί ότι θα έχει μεγαλύτερη επιτυχία με την εγκυμοσύνη και τους κύκλους γαλακτοφορίας στην επόμενη γενεά. Στοχεύει να δημιουργήσει στο μέλλον και διαγονιδιακούς ταύρους που θα ζευγαρώνουν με τα θηλυκά και θα παράγουν διαγονιδιακούς απογόνους με αποτέλεσμα να δημιουργηθεί τελικά ένα… ινσουλινοπαραγωγό κοπάδι.

Ενα μικρό κοπάδι πιο αποδοτικό από τις υπάρχουσες μεθόδους

Σύμφωνα με τον καθηγητή Γουίλερ, ακόμη και ένα μικρό κοπάδι θα μπορεί να υπερτερεί των υπαρχουσών μεθόδων παραγωγής ινσουλίνης (χρήση διαγονιδιακών ζυμομυκήτων και βακτηρίων) καταργώντας μάλιστα την ανάγκη ύπαρξης εξεζητημένου εξοπλισμού και εγκαταστάσεων.

100 αγελάδες θα παράγουν όλη την ινσουλίνη που χρειάζονται οι ΗΠΑ

Θα απαιτείται βέβαια ένα αποτελεσματικό σύστημα συλλογής και επεξεργασίας των προϊόντων ινσουλίνης καθώς και η έγκριση του αρμόδιου Οργανισμού Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) προτού οι διαγονιδιακές αγελάδες αρχίσουν να παρέχουν ινσουλίνη για τους διαβητικούς ανά τον κόσμο. Ο δρ Γουίλερ δήλωσε πάντως πως πιστεύει ακράδαντα ότι αυτή η μέρα δεν αργεί. «Βλέπω ένα μέλλον στο οποίο ένα κοπάδι 100 αγελάδων θα μπορεί να παράγει όλη την ινσουλίνη που χρειάζονται οι ΗΠΑ. Ενα μεγαλύτερο κοπάδι θα μπορεί πιθανώς να παράγει μέσα σε έναν χρόνο όλη την ινσουλίνη που χρειάζονται οι ασθενείς ανά τον κόσμο» κατέληξε ο καθηγητής.