Buone notizie per i diabetici! È possibile produrre latte contenente insulina umana? Questa mucca non è proprio semplice →

Compilato da: Gong Zixin

La carenza di insulina (tipo 1) o la resistenza all'insulina (tipo 2) portano al diabete, che è diventato una delle emergenze sanitarie globali in più rapida crescita. Si stima che nel 2021 537 milioni di persone vivano con il diabete, un numero che si prevede raggiungerà i 783 milioni entro il 2045. La domanda globale di insulina umana per il trattamento del diabete è in crescita.

Ora, una semplice mucca del Brasile meridionale ha fatto la storia diventando la prima mucca geneticamente modificata in grado di produrre insulina umana nel suo latte.

La ricerca, condotta da ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e dell'Università di San Paolo, potrebbe inaugurare una nuova era nella produzione di insulina, che un giorno potrebbe aiutare le persone affette da diabete a superare la carenza di farmaci e i costi elevati. La ricerca è stata pubblicata nell'ultimo numero della rivista accademica internazionale Journal of Biotechnology.

"Madre Natura ha progettato la ghiandola mammaria per essere una fabbrica molto efficiente per la produzione di proteine. Possiamo sfruttare questo sistema per produrre una proteina che potrebbe aiutare centinaia di milioni di persone in tutto il mondo", ha affermato Matt Wheeler, professore presso il Dipartimento di Scienze Animali dell'UC.

I ricercatori hanno inserito un frammento di DNA umano che codifica la proinsulina (un precursore proteico della forma attiva dell'insulina) nei nuclei di 10 embrioni bovini. Questi geni sono stati impiantati nell'utero di mucche normali e ne è nato un vitello transgenico. Grazie alle più recenti tecniche di ingegneria genetica, il DNA umano viene concentrato solo nel tessuto mammario per l'espressione, ovvero il processo mediante il quale la sequenza genetica viene letta e tradotta in un prodotto proteico.

Diagramma schematico del vettore lentivirale costruito per l'espressione dell'insulina umana specifica della ghiandola mammaria e l'analisi della mappatura di restrizione

Wheeler ha osservato che l'utilizzo di strutture di DNA tipiche del tessuto mammario fa sì che non vi sia insulina umana in circolazione nel sangue della mucca o in altri tessuti e sfrutta inoltre la capacità della ghiandola mammaria di produrre grandi quantità di proteine.

Una volta raggiunte le mucche, il team ha tentato di fecondarle utilizzando le tecniche standard di inseminazione artificiale, ma senza successo. Utilizzano ormoni per stimolare la prima lattazione delle mucche, ma la produzione di latte è inferiore rispetto a quella che si ottiene dopo una gravidanza andata a buon fine. Sorprendentemente, la proinsulina e l'insulina umane possono essere rilevate nel latte.

Analisi transgenica

"Il nostro obiettivo è produrre proinsulina, il che inizia con la sua purificazione in insulina. Ma questa mucca la elabora sostanzialmente da sola e produce circa un rapporto di 3:1 tra insulina bioattiva e proinsulina. La ghiandola mammaria è davvero incredibile."

Quanta insulina viene prodotta in genere durante un allattamento? In termini prudenziali, se una mucca produce 1 grammo di insulina per litro e l'unità tipica di insulina è pari a 0,0347 mg, ciò significa che ci sono 28.818 unità di insulina per grammo. Si tratta solo di un litro, e una tipica mucca Holstein produce dai 40 ai 50 litri di insulina al giorno, quindi questo ci inquadra nel contesto.

Analisi spettrometrica di massa

Il team ha in programma di clonare nuovamente la mucca e confida di avere maggiori successi nel far gravidare la prossima generazione e nel completare i cicli di lattazione. In ultima analisi sperano di creare tori transgenici da accoppiare con femmine per generare una prole transgenica che possa essere utilizzata per creare una mandria specifica. Wheeler sostiene che anche una piccola popolazione di lieviti e batteri geneticamente modificati potrebbe rapidamente superare i metodi esistenti per produrre insulina, senza la necessità di costruire strutture o infrastrutture ad alta tecnologia.

"Per produrre insulina nel latte su larga scala sarebbero necessarie strutture specializzate e consolidate, ma questo non è niente di speciale per l'industria lattiero-casearia consolidata", ha affermato Wheeler.

Prima che le mucche geneticamente modificate possano fornire insulina ai diabetici di tutto il mondo, è necessario che la FDA approvi un sistema efficiente per la raccolta e la purificazione dell'insulina prodotta. Wheeler è convinto che quel giorno arriverà. "Vedo un futuro in cui una mandria di 100 mucche, delle dimensioni di una piccola fattoria lattiero-casearia dell'Illinois o del Wisconsin, potrebbe produrre tutta l'insulina di cui la nazione ha bisogno. E una mandria molto più grande potrebbe produrre la fornitura mondiale di insulina in un anno."