par Collège des sciences agricoles, de la consommation et de l’environnement de l’Université de l’Illinois (ACES)
Un bovin brun sans prétention du sud du Brésil est entré dans l’histoire en tant que première vache transgénique capable de produire de l’insuline humaine dans son lait. Cette avancée, menée par des chercheurs de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign et de l’Université de São Paulo, pourrait annoncer une nouvelle ère dans la production d’insuline, éliminant un jour la pénurie de médicaments et les coûts élevés pour les personnes vivant avec le diabète.
« Mère Nature a conçu la glande mammaire comme une usine pour produire des protéines de manière vraiment très efficace. Nous pouvons tirer parti de ce système pour produire une protéine qui peut aider des centaines de millions de personnes dans le monde », a déclaré Matt Wheeler, professeur au Département des sciences animales. Sciences, qui fait partie du Collège des sciences de l’agriculture, de la consommation et de l’environnement (ACES) de l’Université de l’Illinois.
Wheeler est l’auteur principal d’un nouveau Revue de biotechnologie étude décrivant le développement de la vache productrice d’insuline, une réalisation de preuve de concept qui pourrait être étendue après des tests supplémentaires et l’approbation de la FDA.
Les collègues de Wheeler au Brésil ont inséré un segment d’ADN humain codant pour la proinsuline, le précurseur protéique de la forme active de l’insuline, dans les noyaux cellulaires de 10 embryons de vache. Ceux-ci ont été implantés dans l’utérus de vaches normales au Brésil et un veau transgénique est né. Grâce à la technologie actualisée du génie génétique, l’ADN humain a été ciblé pour l’expression – le processus par lequel les séquences génétiques sont lues et traduites en produits protéiques – dans les tissus mammaires uniquement.
« Auparavant, nous avions l’habitude de simplement insérer l’ADN et d’espérer qu’il serait exprimé là où vous le vouliez », a déclaré Wheeler. « Nous pouvons être beaucoup plus stratégiques et ciblés de nos jours. L’utilisation d’une construction d’ADN spécifique 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. Elle tire également parti des capacités de la glande mammaire à produire de grandes quantités de protéines. «
Lorsque la vache a atteint sa maturité, l’équipe a tenté en vain de la féconder en utilisant les techniques classiques d’insémination artificielle. Au lieu de cela, ils ont stimulé sa première lactation à l’aide d’hormones. La lactation a produit du lait, mais en quantité inférieure à celle qui serait obtenue après une grossesse réussie. Pourtant, la proinsuline humaine et, étonnamment, l’insuline étaient détectables dans le lait.
« Notre objectif était de fabriquer de la proinsuline, de la purifier en insuline, et de partir de là. Mais la vache la traitait elle-même. Elle produit environ trois fois plus d’insuline biologiquement active que de proinsuline », a déclaré Wheeler. « La glande mammaire est une chose magique. »
L’insuline et la proinsuline, qui devaient être extraites et purifiées pour être utilisées, étaient exprimées à raison de quelques grammes par litre dans le lait. Cependant, l’équipe ne peut pas dire exactement quelle quantité d’insuline serait produite au cours d’une lactation typique, car la lactation a été induite hormonalement et le volume de lait était plus petit que prévu.
Selon Wheeler, si une vache peut produire 1 gramme d’insuline par litre et qu’une Holstein typique en produit 40 à 50 litres par jour, cela représente beaucoup d’insuline. D’autant plus que l’unité typique d’insuline équivaut à 0,0347 milligramme.
« Cela signifie que chaque gramme équivaut à 28 818 unités d’insuline », a déclaré Wheeler. « Et cela ne représente qu’un litre ; les Holstein peuvent produire 50 litres par jour. Vous pouvez faire le calcul. »
L’équipe prévoit de recloner la vache et est optimiste qu’elle obtiendra de meilleurs résultats en matière de gestation et de cycles complets de lactation au sein de la prochaine génération. À terme, ils espèrent créer des taureaux transgéniques pour s’accoupler avec les femelles, créant ainsi une progéniture transgénique qui pourra être utilisée pour établir un troupeau spécialement construit.
Wheeler affirme que même un petit troupeau pourrait rapidement supplanter les méthodes existantes (levures et bactéries transgéniques) pour produire de l’insuline et pourrait le faire sans avoir à créer des installations ou des infrastructures hautement techniques.
« En ce qui concerne la production massive d’insuline dans le lait, il faudrait des installations spécialisées et de haut niveau de santé pour le bétail, mais cela n’a rien d’extraordinaire pour notre industrie laitière bien établie », a déclaré Wheeler. « Nous savons ce que nous faisons avec les vaches. »
Un système efficace pour collecter et purifier les produits à base d’insuline serait nécessaire, ainsi que l’approbation de la FDA avant que les vaches transgéniques puissent fournir de l’insuline aux diabétiques du monde. Mais Wheeler est convaincu que ce jour arrive.
« Je pourrais imaginer un avenir où un troupeau de 100 têtes, équivalent à une petite laiterie de l’Illinois ou du Wisconsin, pourrait produire toute l’insuline nécessaire au pays », a-t-il déclaré. « Et un troupeau plus important ? Vous pourriez approvisionner le monde entier en un an. »
Plus d’information:
Paulo S. Monzani et al, Production de proinsuline humaine dans le lait de bovins transgéniques, Revue de biotechnologie (2024). DOI : 10.1002/biot.202300307
Fourni par le Collège des sciences agricoles, de la consommation et de l’environnement (ACES) de l’Université de l’Illinois