概念验证研究表明如何在牛奶中生产人胰岛素

一头来自巴西南部的不起眼的棕色牛创造了历史，成为第一头能够在牛奶中产生人类胰岛素的转基因牛。这项由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和圣保罗大学的研究人员领导的进展，可能预示着胰岛素生产的新时代，有一天会消除药物短缺和糖尿病患者的高成本

伊利诺伊大学农业、消费者和环境科学学院动物科学系教授马特·惠勒说：“大自然将乳腺设计成一个非常非常有效地生产蛋白质的工厂。我们可以利用这个系统生产一种蛋白质，帮助全世界数亿人。”

Wheeler是《生物技术杂志》一项新研究的主要作者，该研究描述了生产胰岛素的奶牛的发展，这是一项概念验证的成果，在额外的测试和美国食品药品监督管理局批准后可以扩大规模

Wheeler在巴西的同事插入了编码胰岛素原的人类DNA片段&mdash；胰岛素活性形式的蛋白质前体&mdash；进入10个奶牛胚胎的细胞核。这些被植入巴西正常奶牛的子宫，一头转基因小牛出生了。得益于最新的基因工程技术，人类DNA成为表达的靶点；读取基因序列并将其翻译成蛋白质产物的过程&mdash；仅在乳腺组织中

惠勒说：“在过去，我们只是把DNA放进去，希望它能在你想要的地方表达出来。”。“如今，我们可以更具策略性和针对性。使用乳腺组织特异性的DNA构建体意味着牛的血液或其他组织中没有人类胰岛素循环。它还利用了乳腺产生大量蛋白质的能力。”

当奶牛成熟时，研究小组试图使用标准人工授精技术使其怀孕，但没有成功。相反，他们用激素刺激了她的第一次泌乳。泌乳产生了乳汁，但数量比成功怀孕后要少。尽管如此，令人惊讶的是，在牛奶中还能检测到人胰岛素原和胰岛素

惠勒说：“我们的目标是制造胰岛素原，将其纯化成胰岛素，然后从那里开始生产。但奶牛基本上是自己加工的。她制造大约三到一种生物活性胰岛素来制造胰岛素原。”。“乳腺是一个神奇的东西。”

需要提取和纯化才能使用的胰岛素和胰岛素原在牛奶中的表达量为每升几克。然而，研究小组无法确切说明在典型的哺乳期会产生多少胰岛素，因为哺乳是由激素诱导的，而且奶量比预期的要小

惠勒说，保守地说，如果一头奶牛每升能产生1克胰岛素，而一头典型的荷斯坦奶牛每天能产生40到50升，那就需要大量的胰岛素。特别是因为胰岛素的典型单位等于0.0347毫克

该团队计划重新克隆奶牛，并乐观地认为，他们将在下一代的怀孕和哺乳周期中取得更大的成功。最终，他们希望创造出转基因公牛与雌性交配，创造出可用于建立专门构建的牛群的转基因后代

Wheeler说，即使是一小群人也能很快击败现有的方法；转基因酵母和细菌&mdash；用于生产胰岛素，并且可以这样做而不必创建高度技术化的设施或基础设施

惠勒说：“关于在牛奶中大规模生产胰岛素，你需要为牛提供专业的、高健康水平的设施，但这对我们成熟的乳制品行业来说并不是什么特别的事情。”。“我们知道我们在用奶牛做什么。”

在转基因奶牛为世界糖尿病患者提供胰岛素之前，需要一个有效的收集和纯化胰岛素产品的系统，以及美国食品药品监督管理局的批准。但惠勒相信这一天即将到来

他说：“我可以预见，未来一个100头的牛群，相当于伊利诺伊州或威斯康星州的一个小奶牛场，可以生产出国家所需的所有胰岛素。”。“还有一大群？你可以在一年内供应全世界的食物。”