要點:
胰島素藥物價格使科學家們都想盡解法以降低成本。早前，就有研究團隊成功在一頭乳牛身上提取出胰島素，這項研究或有望將糖尿病的治療成本大大降低。
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全球糖尿病患者人數持續增加，無論是個人還是地區，用於治療糖尿病的開支都在不斷上升。科學家們為了降低藥物價格正在不遺余力地尋找解決方案。最近，一支美國研究團隊成功地從一頭乳牛身上提取胰島素，這一研究可能會大幅降低糖尿病治療的成本。
作為全球重要的公共衛生問題，糖尿病給醫療保健系統帶來了沉重負擔。根據國際糖尿病聯盟的數據，2021年全球因糖尿病導致的衛生支出約為9660億美元。據相關數據預測，到2045年，這一數字將超過10,540億美元。
為了解決藥物高昂的問題，美國胰島素的高成本促使科學家尋找新的生產方法，包括利用基因工程乳牛在牛奶中生產胰島素。近日，美國伊利諾伊大學和巴西聖保羅大學的研究團隊對乳牛胚胎進行了一系列基因改造，最終成功使其在牛奶中產生人類胰島素。這一研究成果有望減輕糖尿病患者的醫療負擔，并有助於緩解胰島素短缺問題。
胰島素是什麼？
胰島素是由胰臟產生的一種蛋白質，其作用是將血液中的葡萄糖（一種糖類）轉化為細胞能量。
作為人體內自行產生的激素，胰島素在調節血糖水平方面扮演着重要角色。當我們攝取食物，尤其是含有碳水化合物的食物時，胰臟中的β細胞會釋放胰島素到血液中。胰島素通過與身體細胞上的胰島素受體結合，促進葡萄糖進入細胞內，從而降低血糖濃度。
糖尿病患者可能因無法產生足夠的胰島素（被稱為1型糖尿病），或者他們的身體無法有效利用胰島素（2型糖尿病）。因此，他們面臨長期高血糖的風險，以及伴隨而來的許多嚴重健康問題，如心臟損傷、視力喪失和腎功能衰竭。
盡管有關糖尿病患者的報告可以追溯到3000多年前的記錄，但直到19世紀末，科學家們才最終將這種疾病與胰腺聯系起來。直到20世紀初，他們發現了一種由胰腺細胞分泌的可預防糖尿病的物質。
他們將其命名為“胰島素”，并發現了一種從牛和豬的胰腺中提取和純化它的方法：只需要兩噸豬胰腺就可以提取出八盎司這種珍貴的藥物。隨后，醫生開始使用它來治療糖尿病患者，將以前的死刑轉變為一種可以控制的病情。
1923年，早期胰島素研究者弗雷德里克·G·班廷/Frederick G. Banting、查爾斯·H·貝斯特/Charles H. Best和詹姆斯·B·科利普/James B. Collip獲得了胰島素及其純化方法的美國專利，并將其以每份僅需1美元的價格出售給多倫多大學，理由是他們希望任何需要這種藥物的人都不必缺少它。
而現實是，美國人每月在胰島素上的支出超過1000美元。甚至在某些情況下，高昂的費用成為迫使糖尿病患者無法定量配給藥物而導致死亡的原因。
胰島素的發展困境
發現胰島素后，UT開始向制藥公司頒發生產許可證，在接下來的50年里，這些公司專注於尋找進一步精煉動物胰島素的方法。
在20世紀70年代，研究人員取得了改變一切的突破，他們學會了如何將人類DNA插入細菌或酵母細胞中，使它們產生高純度的完全人類胰島素。這創造了一種全新的藥物供應，可以根據需要生產，而不是隨着肉類市場的波動而波動。
1982年，FDA批准了第一種胰島素：禮來公司的優泌林。到了20世紀90年代，研究人員已經學會了如何調整基因來創建專門的人類胰島素“類似物”，即更持久或更快速作用的激素版本。到2006年，美國已完全停止生產供人類使用的動物胰島素，只留下這些新形式供糖尿病患者使用，而復雜的制造工藝阻礙了除少數公司外的所有公司嘗試開發它們。
通過對配方進行微小改變，這几家公司也能夠反復延長其藥物專利。這種做法被稱為“常青化”，它阻止藥品制造商銷售舊的專利過期配方的仿制藥。
當第一批人類胰島素和胰島素類似物在美國獲得批准時，這些藥物通常價格實惠，但到了2000年代，只有三家公司主導了美國胰島素市場，分別為禮來/Eli Lilly、賽諾菲/Sanofi和諾和諾德/Novo Nordisk，於是他們開始利用這一優勢有限的競爭使其價格大幅提高。
根據美國衛生與公眾服務部資助的蘭德公司報告，到2022年，840萬美國人依賴胰島素，而他們每單位支付的費用是其他高收入國家的九倍多。
對此，美國政府終於開始採取行動
2022年，美國國會通過了“降低通貨膨脹法案”，將參加Medicare的人的胰島素價格限制在每月35美元。總統喬·拜登在2024年國情咨文中表示，他的目標是將所有美國人的胰島素價格限制在35美元以下。
根據相關數據顯示，近年來新型仿制藥和生物類似藥胰島素的批准也有助於解決成本問題，但如今患者的平均價格仍比十年前高出30%。然而，我們很快就能找到其他一些負擔得起、可擴展的救生藥物來源，例如“從乳牛身上提取胰島素”。
如何令乳牛產生胰島素？
美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校/UIUC和巴西聖保羅大學的研究人員并沒有將人類胰島素基因插入細菌或酵母菌中，而是將編碼胰島素原（胰島素前體物）的基因拼接到牛胚胎中。隨后，他們將10個胚胎植入代孕牛體內，最終成功產下一頭牛。
當小牛長大后，他們試圖通過人工授精來刺激泌乳。當這不起作用時，他們轉向激素注射。這導致乳牛產奶，盡管不如她懷孕時產奶量那么多。
當研究團隊測試牛奶時，他們發現每升牛奶中含有約3克胰島素原和胰島素。“我們的目標是制造胰島素原，將其純化為胰島素，然后從那里開始。”伊利諾伊大學香檳分校動物科學教授向外界表示。“它產生的生物活性胰島素與胰島素原的比例約為三比一，乳腺是一個神奇的東西。”
此外，該團隊計划嘗試克隆產生胰島素的乳牛，并希望能夠成功使克隆乳牛受孕，從而釋放牛奶產量。在此之前，他們無法確定通過典型的哺乳期可以獲得多少胰島素原和胰島素。然而，如果動物的牛奶每升僅含有1克，那么影響可能是巨大的，因為典型的乳牛每天產奶40至50升。
許多因素都會影響牛源胰島素的最終銷售價格，例如提取和純化牛奶中胰島素的成本，但研究人員認為，乳牛可能是生產大量生物活性胰島素的可行方式，從而節省蛋白質。
如果團隊能夠成功地使克隆牛受孕并誘導自然泌乳，下一步將是培育帶有人類胰島素基因的公牛，并觀察是否能讓它們與基因編輯的牛交配，以產生能夠產生胰島素的后代。
盡管研究人員仍然需要與監管機搆合作才能獲得新的胰島素來源的批准，但他們仍然希望他們的研究有一天能夠產生一群能夠產生胰島素的乳牛，這些乳牛能夠為任何需要它的人提供藥物。該研究的主要作者、農業、消費者和環境科學學院/ACES動物科學系教授表示，“大自然將乳腺設計成一個工廠，真正非常有效地制造蛋白質。我們可以利用這個系統來生產一種可以幫助全世界數億人的蛋白質。”
為了讓乳牛產生胰島素，研究人員將負責制造胰島素的人類DNA片段整合到牛的胚胎中。通過先進的基因工程技朮，他們確保這種人類胰島素基因只會在乳房組織中活躍，并防止任何胰島素進入乳牛的血液，將生產區域集中在牛奶上。這樣當基因改造乳牛成熟后，它產生的牛奶便會含有胰島素。
盡管研究人員目前無法准確地計算出，乳牛在哺乳期會產生多少胰島素，但經過推算，若轉基因奶牛產出的每升牛奶中含有1克胰島素，考慮到市售的一劑胰島素制劑通常為0.0347毫克胰島素，這意味着每克相當於 28,818 劑胰島素。
研究團隊的下一步目標是通過重新克隆和優化乳牛的泌乳過程來完善他們的技朮，并希望最終能創建一個專門的轉基因牛群，在使用正常育牛設施的情況下，它們的胰島素產量可以超越過往的生產方法。
胰島素市場多元化
除了從乳牛身上提取胰島素外，產生胰島素的乳牛并不是目前實現胰島素市場多元化的唯一希望。
休斯頓生物技朮新創公司rBio開發了一種細菌菌株，用於生產生物仿制胰島素（這種胰島素與FDA已批准的胰島素非常相似，但不是精確復制），其蛋白質產量是現有方法的兩倍。rBio目前正在准備其第一個產品R-biolin的臨床試驗，如果表現良好，該新創公司希望產量的增加將意味着它可以以遠低於目前選擇的價格出售其胰島素。
此外，非營利制藥商Civica Rx也正在開發几種胰島素生物類似藥，以降低成本。 2023年，加州與該組織簽署了一項協議，如果這些胰島素獲得批准，將向居民提供每瓶30美元的胰島素。
生產胰島素的公司越多，患者的選擇越多，隨著時間的推移，胰島素的價格就會越便宜。至於未來發展如何，我們敬請期待！
