科学家对奶牛进行基因改造，使其在牛奶中产生胰岛素

糖尿病是当身体无法正常产生或使用胰岛素时出现的一种疾病，导致血糖水平失衡。

许多糖尿病患者服用胰岛素，这有助于食物中的葡萄糖进入人体细胞并将葡萄糖转化为能量。

由于全球对胰岛素的需求如此之高且胰岛素价格昂贵，人们通常很难获得控制糖尿病所需的胰岛素。研究人员正在探索如何增加胰岛素的产生，以便需要的人能够更容易地获得胰岛素。

科学家们首次对巴西的一头棕色奶牛进行了基因改造，并在这种“转基因”牛奶中发现了人胰岛素和胰岛素前体胰岛素原。

3 月 12 日发表在《生物技术杂志》上的研究结果表明了大规模生产胰岛素的潜在解决方案，但需要更多的研究来证实这些发现。还需要谨慎使用转基因动物来推进人类药理学。

ChristianaCare 基因编辑研究所首席研究员兼发现研究负责人 Brett M. Sansbury 博士评论了这项研究对我们的潜在影响：

“基因工程在我们理解、诊断和治疗疾病方面具有巨大的潜力，可以带来重大进步。这项研究强调了该领域在改善人类健康方面的应用前景。虽然这里的研究人员描述了他们在这项概念验证研究中遇到的实际挑战，但增加基本药物供应的影响，以及使更多患有一种非常突出的疾病的人群更容易获得这种药物的潜力，可以非常有影响力。”

转基因牛生产人胰岛素

在这项研究中，研究人员探讨了奶牛的某些基因改变是否可以在牛奶中产生胰岛素原。

研究人员指出，过去在其他研究领域对其他动物进行基因改造以产生特定蛋白质已取得成功。

奶牛可以在很长一段时间内产生大量的牛奶，这有助于提高产量。

研究人员利用一种称为体细胞核移植的过程来创造特殊的胚胎。最终目标是操纵后代的乳腺，在乳汁中产生特定的蛋白质。

研究人员能够生产出高度特异性的转基因胚胎，并将其植入奶牛体内，成功培育出一头转基因奶牛。

研究人员接下来尝试让转基因牛受孕，但这些尝试都没有成功。最后，他们用激素诱导奶牛产奶。

经过 21 天的哺乳后，研究人员收集了接下来 30 天的牛奶。然后他们进行了测试，特别是蛋白质印迹和质谱分析，以评估牛奶中存在的蛋白质。他们将结果与非转基因牛奶的结果进行了比较。

分析结果发现，他们评估的转基因奶牛的牛奶中存在胰岛素原和胰岛素。

“我们能够在牛奶中生产具有生物活性的人胰岛素，”该研究的作者、伊利诺伊大学厄巴纳分校 Carl R. Woese 基因组生物学研究所的生物技术和发育生物学教授 Matthew B. Wheeler 博士说。 – 尚佩恩，向我们解释道。

“目的是为糖尿病患者生产一种经济的胰岛素来源。这头牛在其牛奶中同时产生前体形式胰岛素原和胰岛素。”

这些发现的意义可能使胰岛素更容易获得，为进一步研究改善糖尿病治疗打开了大门。

然而，这项新研究有一些局限性。

首先，整个基因改造过程只产生了一头能有效产生胰岛素的牛。研究人员还只分析了牛奶的特定部分，即含有可溶性蛋白质的部分。研究人员还需要澄清哪些酶有助于将胰岛素原转化为胰岛素，因此未来的研究也可以对此进行探索。

Splenser 博士指出：“这项研究的最大局限性在于，奶牛需要泌乳来产生胰岛素，而转基因动物通常很难通过自然或人工方式怀孕。”

“研究人员必须通过激素刺激奶牛泌乳，从而产生少量含有胰岛素的牛奶。尽管作者使用蛋白质印迹和质谱法鉴定了牛奶中胰岛素原和胰岛素的迹象，但他们并没有证明奶牛产生的胰岛素实际上在体外或体内是否具有生理活性，” Splenser 博士补充道。

一些专家表示，依靠转基因动物来生产胰岛素可能没有必要。

“自 20 世纪 70 年代末以来，生物合成‘人胰岛素’主要由大肠杆菌和酵母生产，”休斯敦赫尔曼纪念医院的内分泌学家 Andres Splenser 博士告诉我们。

“这种生产胰岛素的方法更加人性化，不需要使用胚胎或转基因动物。”

研究人员必须平衡生产转基因牛的伦理问题和相关的安全问题。使用转基因动物进行人类药理学的潜在风险尚不清楚。

惠勒博士很乐观，但指出这项研究还有很长的路要走：

“有一天，我们也许能够使用牛奶作为人类患者关键医疗蛋白质的来源，甚至可能开发出一种无需注射即可为糖尿病患者提供胰岛素的方法。然而，这还需要几年的时间。这是已发表的概念验证研究。我们需要饲养更多的动物，并确定它们可以产生的胰岛素量以及胰岛素治疗糖尿病的有效性。”