Notícia

Insulina no leite: projeto da USP e Universidade de Illinois cria primeira vaca produtora de insulina

Fonte

Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Data

sexta-feira, 15 março 2024 10:30

Áreas

Agricultura. Agronomia. Biotecnologia. Ciência e Tecnologia de Alimentos. Engenharia de Alimentos. Laticínios. Medicina Veterinária. Pecuária. Saúde Pública

Um despretensioso bovino marrom do sul do Brasil fez história como a primeira vaca transgênica capaz de produzir insulina humana em seu leite. O avanço, liderado por pesquisadores da Universidade de Illinois Urbana-Champaign e da Universidade de São Paulo, poderá anunciar uma nova era na produção de insulina, eliminando um dia a escassez de medicamentos e os altos custos para as pessoas que vivem com diabetes.

“A Mãe Natureza projetou a glândula mamária como uma fábrica para produzir proteínas de maneira muito, muito eficiente. Podemos aproveitar esse sistema para produzir uma proteína que pode ajudar centenas de milhões de pessoas em todo o mundo”, disse o Dr. Matt Wheeler, professor do Departamento de Ciências Animais, parte da Faculdade de Ciências Agrícolas, do Consumidor e Ambientais (ACES) da U. Ele também é afiliado ao Carle Illinois College of Medicine, ao Grainger College of Engineering, ao College of Veterinary Medicine, ao Beckman Institute e ao Carl R. Woese Institute for Genomic Biology.

O Dr. Wheeler é o autor principal de um novo estudo publicado na revista científica Biotechnology Journal que descreve o desenvolvimento da vaca produtora de insulina, uma prova de conceito que poderia ser ampliada após testes adicionais e aprovação da FDA.

Os colegas do Dr. Wheeler no Brasil inseriram um segmento de DNA humano que codifica a pró-insulina – a proteína precursora da forma ativa da insulina – nos núcleos celulares de 10 embriões de vaca. Estes foram implantados em úteros de vacas normais no Brasil, e nasceu um bezerro transgênico. Graças à tecnologia atualizada de engenharia genética, o DNA humano foi direcionado para expressão – o processo pelo qual as sequências genéticas são lidas e traduzidas em produtos proteicos – apenas no tecido mamário.

“Antigamente, costumávamos apenas inserir o DNA e esperar que ele fosse expresso onde você queria”, disse o Dr. Wheeler. “Podemos ser muito mais estratégicos e direcionados hoje em dia. Usar uma construção de DNA específica para o tecido mamário significa que não há insulina humana circulando no sangue da vaca ou em outros tecidos. Também aproveita a capacidade da glândula mamária de produzir grandes quantidades de proteína.”

Quando a vaca atingiu a maturidade, a equipe tentou, sem sucesso, engravidá-la usando técnicas padrão de inseminação artificial. Em vez disso, estimularam sua primeira lactação com hormônios. A lactação produziu leite, mas em quantidade menor do que ocorreria após uma gravidez bem-sucedida. Ainda assim, a pró-insulina humana e, surpreendentemente, a insulina foram detectáveis no leite.

“Nosso objetivo era produzir pró-insulina, purificá-la em insulina e partir daí. Mas a vaca basicamente processou sozinha. Ela transforma cerca de três para um de insulina biologicamente ativa em pró-insulina”, disse o Dr. Wheeler. “A glândula mamária é uma coisa mágica.”

A insulina e a pró-insulina, que precisariam ser extraídas e purificadas para uso, eram expressas em alguns gramas por litro no leite. Mas como a lactação foi induzida hormonalmente e o volume de leite foi menor do que o esperado, a equipe não consegue dizer exatamente quanta insulina seria produzida numa lactação típica.

De forma conservadora, o Dr. Wheeler disse que se uma vaca pudesse produzir 1 grama de insulina por litro e um holandês típico produzisse 40 a 50 litros por dia, isso seria muita insulina. Especialmente porque a unidade típica de insulina é igual a 0,0347 miligramas.

“Isso significa que cada grama equivale a 28.818 unidades de insulina”, disse o Dr. Wheeler. “E isso é apenas um litro; Holsteins podem produzir 50 litros por dia. Você pode fazer as contas.

A equipe planeja clonar novamente a vaca e está otimista de que alcançará maior sucesso com a gravidez e ciclos completos de lactação na próxima geração. Eventualmente, eles esperam criar touros transgênicos para acasalar com as fêmeas, criando descendentes transgênicos que possam ser usados para estabelecer um rebanho especialmente construído. O Dr. Wheeler disse que mesmo um pequeno rebanho poderia rapidamente superar os métodos existentes – leveduras e bactérias transgênicas – para a produção de insulina, e poderia fazê-lo sem ter de criar instalações ou infra-estruturas altamente técnicas.

“No que diz respeito à produção em massa de insulina no leite, seriam necessárias instalações especializadas e com alto nível de saúde para o gado, mas não é nada fora do comum para a nossa indústria de laticínios bem estabelecida”, disse o Dr.Wheeler. “Sabemos o que estamos fazendo com as vacas.”

Seria necessário um sistema eficiente para recolher e purificar produtos de insulina, bem como a aprovação da FDA, antes que as vacas transgênicas pudessem fornecer insulina aos diabéticos do mundo. Mas o Dr. Wheeler está confiante de que esse dia está chegando.

“Eu poderia ver um futuro onde um rebanho de 100 cabeças, equivalente a uma pequena fazenda leiteira em Illinois ou Wisconsin, poderia produzir toda a insulina necessária para o país”, disse ele. “E um rebanho maior? Você poderia produzir o abastecimento do mundo inteiro em um ano.

A pesquisa contou com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); a Universidade do Norte do Paraná (Unopar); e o USDA National Institute of Food and Agriculture’s Multistate Research Fund

Autores do artigo: Paulo S. Monzani, Juliano R. Sangalli, Rafael V. Sampaio, Samuel Guemra, Renato Zanin, Paulo R. Adona, Maria A. Berlingieri, Luiz F. C. Cunha-Filho, Irma Y. Mora- Ocampo, Carlos P. Pirovani, Flávio V. Meirelles, Matthew B. Wheeler, Otavio M. Ohashi

Acesse o artigo científico completo  (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (em inglês).

Fonte: Lauren Quinn, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Imagem (imagem apenas ilustrativa): Pixabay

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