- Eine genetisch veränderte braune Rinderkuh hat kürzlich Geschichte geschrieben, indem sie in ihrer Milch menschliches Insulin produzierte.
- Dieser Diabetes-Durchbruch könnte den Weg für eine Steigerung der Insulinproduktion ebnen, es sind jedoch weitere Untersuchungen zur Verwendung transgener Kühe zur Produktion von Humaninsulin erforderlich.
- Insulin ist ein entscheidender Bestandteil der Diabetesbehandlung, aber es ist teuer und nicht immer verfügbar.
Diabetes ist eine Erkrankung, die entsteht, wenn der Körper Insulin nicht richtig produzieren oder verwerten kann, was zu einem Ungleichgewicht des Blutzuckerspiegels führt.
Viele Menschen mit Diabetes nehmen Insulin ein, das dazu beiträgt, dass die Glukose aus der Nahrung in die Körperzellen gelangt und die Glukose in Energie umwandelt.
Da die weltweite Nachfrage nach Insulin so hoch ist und Insulin teuer ist, ist es für Menschen oft schwierig, das Insulin zu bekommen, das sie zur Behandlung ihres Diabetes benötigen. Forscher erforschen, wie die Insulinproduktion gesteigert werden kann, damit es denjenigen, die es benötigen, leichter zur Verfügung steht.
Zum ersten Mal veränderten Wissenschaftler eine braune Rinderkuh in Brasilien genetisch und entdeckten in der Milch dieser „transgenen“ Kuh Humaninsulin und Proinsulin, eine Insulinvorstufe.
Die am 12. März im Biotechnology Journal veröffentlichten Ergebnisse deuten auf eine mögliche Lösung für massenproduziertes Insulin hin, es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um diese Ergebnisse zu bestätigen. Auch bei der Verwendung gentechnisch veränderter Tiere zur Weiterentwicklung der Humanpharmakologie ist Vorsicht geboten.
Brett M. Sansbury, PhD, Hauptforscher und Leiter der Entdeckungsforschung am Gene Editing Institute von ChristianaCare, kommentierte die möglichen Auswirkungen dieser Forschung für uns:
„Die Gentechnik bietet großes Potenzial für bedeutende Fortschritte bei der Art und Weise, wie wir Krankheiten verstehen, diagnostizieren und behandeln. Diese Studie unterstreicht die vielversprechenden Anwendungen dieses Bereichs zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit. Während die Forscher hier die praktischen Herausforderungen beschreiben, denen sie in dieser Proof-of-Concept-Studie gegenüberstanden, könnten die Auswirkungen auf die Erhöhung der Versorgung mit einem lebenswichtigen Medikament mit dem Potenzial, es einer breiteren Bevölkerung, die an einer sehr prominenten Krankheit leidet, leichter zugänglich zu machen, beschrieben werden sehr wirkungsvoll sein.“
Eine gentechnisch veränderte Kuh produziert menschliches Insulin
Für diese Studie untersuchten Forscher, ob bestimmte genetische Veränderungen bei Kühen Proinsulin in ihrer Milch produzieren könnten.
Die Forscher stellten fest, dass genetische Veränderungen an anderen Tieren zur Produktion spezifischer Proteine in der Vergangenheit in anderen Forschungsbereichen erfolgreich waren.
Kühe können über lange Zeiträume große Mengen Milch produzieren, was zu einer Steigerung der Produktion beitragen könnte.
Forscher nutzten einen Prozess namens somatischer Zellkerntransfer, um spezialisierte Embryonen zu erzeugen. Das ultimative Ziel bestand darin, die Milchdrüsen der resultierenden Nachkommen zu manipulieren, um bestimmte Proteine in ihrer Milch zu produzieren.
Den Forschern gelang es, hochspezifische transgene Embryonen zu erzeugen, die in Kühe implantiert wurden, und so erfolgreich eine transgene Kuh zu schaffen.
Als nächstes versuchten die Forscher, die transgene Kuh zu schwängern, doch diese Versuche waren erfolglos. Letztendlich brachten sie die Kuh hormonell dazu, Milch zu produzieren.
Nach 21 Laktationstagen sammelten die Forscher die Milch für die nächsten 30 Tage. Anschließend führten sie Tests durch, insbesondere Western Blot und Massenspektrometrie, um die in der Milch vorhandenen Proteine zu bewerten. Sie verglichen die Ergebnisse mit denen von nicht-transgener Milch.
Die Ergebnisse der Analyse ergaben, dass Proinsulin und Insulin in der Milch der transgenen Kuh enthalten waren.
„Wir konnten bioaktives Humaninsulin in Kuhmilch herstellen“, sagt Studienautor Dr. Matthew B. Wheeler, PhD, Professor für Biotechnologie und Entwicklungsbiologie am Carl R. Woese Institute for Genomic Biology an der University of Illinois Urbana -Champaign, erklärt uns.
„Ziel war es, eine kostengünstige Insulinquelle für Diabetiker herzustellen. Diese Kuh produziert in ihrer Milch sowohl die Vorläuferform Proinsulin als auch Insulin.“
Weitere Forschung zu insulinproduzierenden Kühen erforderlich
Die Auswirkungen dieser Erkenntnisse könnten die Verfügbarkeit von Insulin erleichtern und die Tür für weitere Forschung öffnen, die die Behandlung von Diabetes verbessern könnte.
Diese neue Studie weist jedoch mehrere Einschränkungen auf.
Erstens brachte der gesamte genetische Veränderungsprozess nur eine Kuh hervor, die effektiv Insulin produzierte. Die Forscher analysierten außerdem nur einen bestimmten Teil der Milch, nämlich den Teil, der lösliche Proteine enthielt. Forscher müssen auch klären, welche Enzyme dabei geholfen haben, Proinsulin in Insulin umzuwandeln, sodass zukünftige Forschungen dies ebenfalls untersuchen könnten.
„Die größte Einschränkung dieser Studie bestand darin, dass die Kühe Laktation brauchten, um Insulin zu produzieren, und transgene Tiere haben oft Schwierigkeiten, auf natürliche oder künstliche Weise trächtig zu werden“, bemerkte Dr. Splenser.
„Die Forscher mussten die Kühe hormonell zur Laktation anregen, was dazu führte, dass geringe Mengen insulinhaltiger Milch produziert wurden. Obwohl die Autoren mithilfe von Western Blot und Massenspektroskopie Anzeichen von Proinsulin und Insulin in der Kuhmilch identifizierten, konnten sie nicht nachweisen, ob das in den Kühen produzierte Insulin tatsächlich in vitro oder in vivo physiologisch aktiv war“, fügte Dr. Splenser hinzu.
Ethische Überlegungen zu transgenen Tieren
Einige Experten sagen, dass es möglicherweise nicht notwendig sei, sich bei der Produktion von Insulin auf gentechnisch veränderte Tiere zu verlassen.
„Seit den späten 1970er Jahren wird biosynthetisches ‚Humaninsulin‘ hauptsächlich aus E. coli und Hefe hergestellt“, sagte uns Dr. Andres Splenser, Endokrinologe am Memorial Hermann in Houston.
„Diese Methode der Insulinproduktion ist humaner und erfordert keine Verwendung von Embryonen oder transgenen Tieren.“
Forscher müssen alle ethischen Bedenken hinsichtlich der Produktion transgener Kühe und damit verbundene Sicherheitsbedenken abwägen. Die potenziellen Risiken der Verwendung genetisch veränderter Tiere für die Humanpharmakologie sind nicht ausreichend bekannt.
Dr. Wheeler war optimistisch, stellte jedoch fest, dass diese Forschung noch einen langen Weg vor sich hat:
„Eines Tages könnten wir Milch als Quelle wichtiger medizinischer Proteine für menschliche Patienten nutzen und vielleicht sogar eine Möglichkeit entwickeln, Diabetikern Insulin ohne Injektionen zu verabreichen.“ Bis dahin werden jedoch noch einige Jahre vergehen. Hierbei handelt es sich um eine veröffentlichte Proof-of-Concept-Studie. Wir müssen mehr Tiere produzieren und die Menge an Insulin bestimmen, die sie produzieren können, sowie die Wirksamkeit dieses Insulins bei der Behandlung von Diabetes.“
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