糖尿病患者に朗報です！ヒトインスリンを含んだ牛乳は生産できますか？この牛は本当に単純ではない→

編纂者：Gong Zixin

インスリン欠乏症（1 型）またはインスリン抵抗性（2 型）は糖尿病を引き起こし、糖尿病は最も急速に増加している世界的健康上の緊急事態の 1 つとなっています。 2021年現在、糖尿病患者は5億3,700万人と推定されており、その数は2045年までに7億8,300万人に達すると予測されています。糖尿病治療用のヒトインスリンの需要は世界的に高まっています。

現在、ブラジル南部の小さな牛が、牛乳中にヒトインスリンを生成できる初の遺伝子組み換え牛となり、歴史に名を残している。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校とサンパウロ大学の研究者が主導するこの研究は、将来糖尿病患者が医薬品不足と高額な費用を克服するのに役立つ可能性のあるインスリン製造の新時代の到来を告げるものである。この研究は国際学術誌「ジャーナル・オブ・バイオテクノロジー」の最新号に掲載された。

「母なる自然は乳腺を、タンパク質を生産するための非常に効率的な工場として設計しました。私たちはこのシステムを利用して、世界中の何億人もの人々を助ける可能性のあるタンパク質を生産することができます」と、カリフォルニア大学動物科学部の教授、マット・ウィーラー氏は語った。

研究者らは、プロインスリン（インスリンの活性型のタンパク質前駆体）をコードするヒトDNA断片を10頭の牛の胚の核に挿入した。これらの遺伝子を通常の牛の子宮に移植し、遺伝子組み換えの子牛が誕生した。最新の遺伝子工学技術のおかげで、ヒト DNA は乳房組織のみで発現（遺伝子配列が読み取られ、タンパク質産物に変換されるプロセス）されるようになりました。

乳腺特異的ヒトインスリン発現および制限マッピング解析のために構築されたレンチウイルスベクターの模式図

ウィーラー氏は、乳腺組織に特有のDNA構造を利用することで、牛の血液や他の組織にヒトのインスリンが循環しなくなり、また、乳腺が大量のタンパク質を生産する能力も活用できると指摘した。

牛が成熟すると、研究チームは標準的な人工授精技術を使って妊娠させようとしたが、失敗した。牛の最初の泌乳を促すためにホルモンが使用されるが、乳の生産量は妊娠が成功した後よりも少ない。驚くべきことに、牛乳中にはヒトのプロインスリンとインスリンが検出されます。

トランスジェニック解析

「私たちの目標はプロインスリンを作ることですが、まずはそれをインスリンに精製することから始まります。しかし、この牛は基本的に自分でそれを処理して、バイオアクティブインスリンとプロインスリンを約3:1の比率で生成します。乳腺は本当に素晴らしいです。」

では、典型的な授乳期にはどれくらいのインスリンが生成されるのでしょうか?控えめに言っても、牛が 1 リットルあたり 1 グラムのインスリンを生成し、インスリンの一般的な単位が 0.0347 mg に等しい場合、1 グラムあたり 28,818 単位のインスリンがあることになります。これはたった 1 リットルですが、典​​型的なホルスタイン牛は 1 日に 40 〜 50 リットルのインスリンを生成します。

質量分析

研究チームは再び牛のクローンを作る計画で、次世代の牛を妊娠させて授乳周期を完了させることにさらに成功できると楽観視している。最終的に彼らは、遺伝子組み換えの雄牛を作り、それを雌牛と交配させて、特定の群れを形成するために使用できる遺伝子組み換えの子孫を生み出すことを望んでいる。ウィーラー氏は、たとえ遺伝子組み換え酵母や細菌の小さな集団であっても、ハイテク施設やインフラを構築することなく、既存のインスリン生産方法よりもすぐに優れた成果を上げることができると述べている。

「牛乳からインスリンを大規模に生産するには、専門的で設備の整った施設が必要だが、既存の乳製品業界ではそれは特別なことではない」とウィーラー氏は語った。

遺伝子組み換え牛が世界中の糖尿病患者にインスリンを提供できるようになるには、インスリン製品を収集し精製するための効率的なシステムが FDA によって承認される必要がある。ウィーラー氏はその日が来ると信じている。 「イリノイ州やウィスコンシン州の小さな酪農場と同じ規模の100頭の牛の群れが、国が必要とするインスリンをすべて生産できる未来が私には見えます。そして、もっと大きな群れであれば、1年で世界のインスリン供給量を生産できるでしょう。」