Bonne nouvelle pour les diabétiques ! Peut-on produire du lait contenant de l’insuline humaine ? Cette vache n'est vraiment pas simple →

Compilé par : Gong Zixin

La carence en insuline (type 1) ou la résistance à l’insuline (type 2) conduit au diabète, qui est devenu l’une des urgences sanitaires mondiales qui connaît la croissance la plus rapide. On estime que 537 millions de personnes vivent avec le diabète en 2021, un nombre qui devrait atteindre 783 millions d’ici 2045. La demande mondiale d’insuline humaine pour le traitement du diabète est en augmentation.

Aujourd’hui, une humble vache du sud du Brésil est entrée dans l’histoire en devenant la première vache génétiquement modifiée capable de produire de l’insuline humaine dans son lait.

La recherche, menée par des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et de l'Université de São Paulo, pourrait annoncer une nouvelle ère dans la production d'insuline qui pourrait un jour aider les personnes atteintes de diabète à surmonter les pénuries de médicaments et les coûts élevés. La recherche a été publiée dans le dernier numéro de la revue universitaire internationale Journal of Biotechnology.

« La nature a conçu la glande mammaire pour en faire une usine très efficace de production de protéines. Nous pouvons exploiter ce système pour produire une protéine qui pourrait aider des centaines de millions de personnes dans le monde », a déclaré Matt Wheeler, professeur au département des sciences animales de l'UC.

Les chercheurs ont inséré un fragment d’ADN humain codant pour la proinsuline (un précurseur protéique de la forme active de l’insuline) dans les noyaux de 10 embryons de vache. Ces gènes ont été implantés dans l’utérus de vaches normales et un veau transgénique est né. Grâce aux dernières techniques de génie génétique, l’ADN humain est ciblé uniquement dans le tissu mammaire pour être exprimé – le processus par lequel la séquence génétique est lue et traduite en un produit protéique.

Schéma du vecteur lentiviral construit pour l'expression de l'insuline humaine spécifique de la glande mammaire et l'analyse de la cartographie de restriction

Wheeler a noté que l'utilisation de structures d'ADN uniques au tissu mammaire signifie qu'il n'y a pas d'insuline humaine circulant dans le sang de la vache ou dans d'autres tissus, et qu'elle tire également parti de la capacité de la glande mammaire à produire de grandes quantités de protéines.

Lorsque les vaches ont atteint la maturité, l’équipe a tenté de les féconder en utilisant des techniques d’insémination artificielle standard, mais sans succès. Ils utilisent des hormones pour stimuler la première lactation des vaches, mais la production de lait est inférieure à celle après une gestation réussie. Étonnamment, la proinsuline humaine et l’insuline peuvent être détectées dans le lait.

Analyse transgénique

Notre objectif est de produire de la proinsuline, ce qui commence par la purifier en insuline. Mais cette vache la transforme elle-même et produit un ratio d'insuline bioactive/proinsuline d'environ 3:1. Sa glande mammaire est vraiment incroyable.

Alors, quelle quantité d’insuline une lactation typique produit-elle ? En termes prudents, si une vache produit 1 gramme d’insuline par litre et que l’unité typique d’insuline est égale à 0,0347 mg, cela signifie qu’il y a 28 818 unités d’insuline par gramme. Cela ne représente qu'un litre, et une vache Holstein typique produit 40 à 50 litres d'insuline par jour, ce qui met cela en contexte.

Analyse par spectrométrie de masse

L'équipe prévoit de cloner à nouveau la vache et est optimiste quant à son potentiel à rendre la prochaine génération enceinte et à compléter les cycles de lactation. À terme, ils espèrent créer des taureaux transgéniques qui s’accoupleront avec des femelles pour créer une progéniture transgénique qui pourra être utilisée pour établir un troupeau spécifique. Wheeler affirme que même une petite population de levures et de bactéries génétiquement modifiées pourrait rapidement surpasser les méthodes existantes de production d’insuline, sans avoir besoin de construire des installations ou des infrastructures de haute technologie.

« Produire de l’insuline dans le lait à grande échelle nécessiterait des installations spécialisées et bien établies, mais cela n’a rien de spécial pour l’industrie laitière établie », a déclaré Wheeler.

Avant que les vaches génétiquement modifiées puissent fournir de l’insuline aux diabétiques du monde entier, un système efficace de collecte et de purification du produit à base d’insuline doit être approuvé par la FDA. Wheeler croit que ce jour viendra. « J'imagine un avenir où un troupeau de 100 vaches, de la taille d'une petite ferme laitière de l'Illinois ou du Wisconsin, pourrait produire toute l'insuline dont le pays a besoin. Et un troupeau beaucoup plus important pourrait produire l'ensemble des réserves mondiales d'insuline en un an. »