一头奶牛刚刚创造了历史，成为第一头能够在牛奶中产生人胰岛素的奶牛。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和圣保罗大学的研究人员取得的这一突破可能会开创胰岛素生产的新时代，有一天会消除胰岛素短缺和患者的高成本问题。 糖尿病.
乳房，蛋白质工厂
“大自然将乳腺设计成一个工厂，可以非常非常有效地制造蛋白质。我们可以利用该系统生产一种蛋白质，可以帮助全世界数亿人，”他说 马特·惠勒伊利诺伊大学动物科学系教授，该研究的主要作者发表在 生物技术杂志 (我在这里链接).
Wheeler 和他在巴西的同事将一段编码胰岛素原（胰岛素活性形式的蛋白质前体）的人类 DNA 片段插入 10 个牛胚胎的细胞核中。这些被植入正常牛的子宫中，转基因样本诞生了。得益于更新的基因工程技术，人类 DNA 已被靶向表达* 胰岛素原仅存在于乳腺组织中。
牛奶中的胰岛素，意想不到的惊喜
当这头牛成熟时，研究小组尝试使用标准人工授精技术给她受精，但没有成功。相反，研究人员使用激素刺激他的第一次哺乳。
哺乳期产生的乳汁少于成功怀孕后产生的乳汁。然而，令人惊讶的是，在牛奶中可以检测到人胰岛素原和胰岛素。
“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。但基本上是牛自己处理的。它产生大约三份生物活性胰岛素和一份胰岛素原，”惠勒说。
乳腺是一个神奇的东西。
马特·惠勒，伊利诺伊大学
生产潜力巨大
需要提取和纯化才能使用的胰岛素和胰岛素原在牛奶中以每升几克表示。但由于泌乳是由激素诱导的，并且乳汁量低于预期，因此研究小组无法确切地说出典型的泌乳期间会产生多少胰岛素。
惠勒保守地说，如果一头奶牛每升能够产生 1 克胰岛素（典型的荷斯坦奶牛每天产生 40-50 升），那么这将是大量的胰岛素。特别是考虑到胰岛素的典型单位相当于 0,0347 毫克。
“这意味着每克相当于 28.818 单位的胰岛素，”惠勒说。 “那只是一升；一头荷斯坦奶牛每天可产奶 50 升。你算算。”
走向一头专用的奶牛（或者更确切地说是一个农场）。
研究小组计划用另一头奶牛来完善这一过程，并乐观地认为它将在下一代的完整妊娠和哺乳周期中取得更大的成功。最终，研究人员希望培育出转基因公牛与雌性交配，产生可用于建立专门牛群的转基因后代。
惠勒说，即使是一小群人也能很快超越现有的胰岛素生产方法（转基因酵母和细菌），并且无需创建高科技设施或基础设施即可做到这一点。
“为了大规模生产牛奶中的胰岛素，”惠勒说，“你需要专门的、高水平的牲畜保健设施。但对于我们成熟的乳制品行业来说，这并没有什么特别之处。”
没有胰岛素短缺的未来
在转基因奶牛能够为世界各地的糖尿病患者提供胰岛素之前，需要一个有效的系统来收集和纯化胰岛素产品，并获得 FDA 的批准。但惠勒坚信这一天将会到来。
我可以想象未来，一群大约 100 只动物，相当于一个小农场，可以生产整个国家所需的所有胰岛素。有了更大的牛群，我们可以在一年内生产出全世界的供应量。
革命性的奶牛“在牧场上”
这一突破是解决糖尿病患者胰岛素短缺和高费用的潜在解决方案。它标志着我们对药品生产的看法发生了范式转变。
胰岛素生产的未来可能不是昂贵的高科技实验室和工厂，而是……在马厩中。我们可以有一头牛来代替发酵罐和生物反应器。我们可以拥有农场的温暖，而不是生物技术的无菌精确度。
当然，在“牛造”胰岛素进入市场之前，还需要做很多工作。然而，与此同时，这头先驱牛让我们看到了自然和技术共同造福人类的未来。未来，最重要的创新可能不是来自实验室的白大褂，而是来自农场的格子衬衫。
* 基因序列被读取并翻译成蛋白质产品的过程
