Brasilien – USA: Humaninsulin aus transgener Kuhmilch

Zum ersten Mal in der Geschichte hat eine transgene Kuh menschliches Insulin in ihrer Milch produziert. Für die Forschergruppe, der auch Wissenschaftler aus Brasilien angehören, könnte diese Errungenschaft eine neue Ära in der Insulinproduktion einläuten und eines Tages den Mangel an Medikamenten und die hohen Kosten für Menschen mit Diabetes beseitigen. „Mutter Natur hat die Brustdrüse als eine Fabrik konzipiert, die Proteine sehr, sehr effizient produziert. Wir können uns dieses System zunutze machen, um ein Protein zu produzieren, das Hunderten von Millionen Menschen auf der ganzen Welt helfen könnte“, so Matt Wheeler, Professor an der University of Illinois Urbana-Champaign in den Vereinigten Staaten und Hauptautor der Studie, in einer Erklärung.

Um menschliches Insulin zu erhalten, fügten die Wissenschaftler ein Segment menschlicher DNA, das für Pro-Insulin – das Vorläuferprotein der aktiven Form von Insulin – kodiert, in die Zellkerne von zehn Rinderembryonen ein. Diese wurden in die Gebärmutter normaler Kühe in Südbrasilien eingepflanzt und führten zu einem transgenen Kalb. Die menschliche DNA wurde mit Hilfe der Gentechnik gezielt zur Expression (der Prozess, bei dem genetische Sequenzen abgelesen und in Proteinprodukte übersetzt werden) nur im Brustgewebe eingesetzt. „Früher brachten wir die DNA ein und hofften, dass sie dort exprimiert würde, wo man sie haben wollte. Heute können wir viel strategischer und gezielter vorgehen“, kommentiert Wheeler. „Die Verwendung eines für das Brustgewebe spezifischen DNA-Konstrukts bedeutet, dass kein menschliches Insulin im Blut der Kuh oder in anderen Geweben zirkuliert. Außerdem wird die Fähigkeit der Milchdrüse genutzt, große Mengen an Protein zu produzieren.

Als die transgene Kuh die Geschlechtsreife erreicht hatte, versuchten die Forscher, sie mit den üblichen Techniken der künstlichen Befruchtung zu befruchten, was ihnen jedoch nicht gelang. Dann stimulierten sie ihre erste Laktation mit Hormonen, und es gelang dem Tier, Milch zu produzieren. Obwohl die Milchmenge geringer war als nach einer Trächtigkeit, enthielt sie menschliches Proinsulin und Insulin – es wurden einige Gramm pro Liter festgestellt. „Unser Ziel war es, Proinsulin zu produzieren und es zu Insulin zu reinigen und von dort aus weiterzugehen. Aber die Kuh hat es im Grunde selbst verarbeitet. Sie verwandelt etwa drei zu eins biologisch aktives Insulin in Pro-Insulin“, berichtet der amerikanische Professor. „Die Milchdrüse ist eine magische Sache“.

Wheeler fügte hinzu, dass, wenn eine Kuh 1 Gramm Insulin pro Liter produzieren könnte, dies bereits eine enorme Menge an Insulin wäre, insbesondere wenn man bedenkt, dass die typische Einheit des Hormons 0,0347 Milligramm entspricht. „Das bedeutet, dass jedes Gramm 28.818 Einheiten Insulin entspricht“, so Wheeler. „Und das ist nur ein Liter; Holstein-Kühe können 50 Liter pro Tag produzieren“. Das Team plant, die Kuh erneut zu klonen, und glaubt, dass sie in der nächsten Generation mehr Erfolg mit Trächtigkeit und vollen Laktationszyklen haben werden. Sie hoffen auch, transgene Bullen zu erzeugen, die sich mit den Kühen paaren und transgene Nachkommen hervorbringen, die zum Aufbau einer speziell konstruierten Herde verwendet werden können.

Der Professor der University of Illinois Urbana-Champaign merkt an, dass selbst eine kleine Herde die derzeitigen Methoden der Insulinproduktion, bei denen transgene Hefen und Bakterien zum Einsatz kommen, schnell übertreffen und den Bedarf an hochtechnischen Anlagen oder Infrastrukturen beseitigen könnte. Und er glaubt, dass dies geschehen wird. „Ich kann mir eine Zukunft vorstellen, in der eine Herde von 100 Tieren, die einem kleinen Milchviehbetrieb in Illinois oder Wisconsin entspricht, den gesamten Insulinbedarf des Landes produzieren könnte. Und eine größere Herde? Sie könnten den gesamten Weltbedarf in einem Jahr produzieren“, fügte er hinzu.