要点:
胰岛素药物价格使科学家们都想尽解法以降低成本。早前，就有研究团队成功在一头乳牛身上提取出胰岛素，这项研究或有望将糖尿病的治疗成本大大降低。
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全球糖尿病患者人数持续增加，无论是个人还是地区，用于治疗糖尿病的开支都在不断上升。科学家们为了降低药物价格正在不遗余力地寻找解决方案。最近，一支美国研究团队成功地从一头乳牛身上提取胰岛素，这一研究可能会大幅降低糖尿病治疗的成本。
作为全球重要的公共卫生问题，糖尿病给医疗保健系统带来了沉重负担。根据国际糖尿病联盟的数据，2021年全球因糖尿病导致的卫生支出约为9660亿美元。据相关数据预测，到2045年，这一数字将超过10,540亿美元。
为了解决药物高昂的问题，美国胰岛素的高成本促使科学家寻找新的生产方法，包括利用基因工程乳牛在牛奶中生产胰岛素。近日，美国伊利诺伊大学和巴西圣保罗大学的研究团队对乳牛胚胎进行了一系列基因改造，最终成功使其在牛奶中产生人类胰岛素。这一研究成果有望减轻糖尿病患者的医疗负担，并有助于缓解胰岛素短缺问题。
胰岛素是什么？
胰岛素是由胰脏产生的一种蛋白质，其作用是将血液中的葡萄糖（一种糖类）转化为细胞能量。
作为人体内自行产生的激素，胰岛素在调节血糖水平方面扮演着重要角色。当我们摄取食物，尤其是含有碳水化合物的食物时，胰脏中的β细胞会释放胰岛素到血液中。胰岛素通过与身体细胞上的胰岛素受体结合，促进葡萄糖进入细胞内，从而降低血糖浓度。
糖尿病患者可能因无法产生足够的胰岛素（被称为1型糖尿病），或者他们的身体无法有效利用胰岛素（2型糖尿病）。因此，他们面临长期高血糖的风险，以及伴随而来的许多严重健康问题，如心脏损伤、视力丧失和肾功能衰竭。
尽管有关糖尿病患者的报告可以追溯到3000多年前的记录，但直到19世纪末，科学家们才最终将这种疾病与胰腺联系起来。直到20世纪初，他们发现了一种由胰腺细胞分泌的可预防糖尿病的物质。
他们将其命名为“胰岛素”，并发现了一种从牛和猪的胰腺中提取和纯化它的方法：只需要两吨猪胰腺就可以提取出八盎司这种珍贵的药物。随后，医生开始使用它来治疗糖尿病患者，将以前的死刑转变为一种可以控制的病情。
1923年，早期胰岛素研究者弗雷德里克·G·班廷/Frederick G. Banting、查尔斯·H·贝斯特/Charles H. Best和詹姆斯·B·科利普/James B. Collip获得了胰岛素及其纯化方法的美国专利，并将其以每份仅需1美元的价格出售给多伦多大学，理由是他们希望任何需要这种药物的人都不必缺少它。
而现实是，美国人每月在胰岛素上的支出超过1000美元。甚至在某些情况下，高昂的费用成为迫使糖尿病患者无法定量配给药物而导致死亡的原因。
胰岛素的发展困境<br data-mce-fragment="1">发现胰岛素后，UT开始向制药公司颁发生产许可证，在接下来的50年里，这些公司专注于寻找进一步精炼动物胰岛素的方法。
在20世纪70年代，研究人员取得了改变一切的突破，他们学会了如何将人类DNA插入细菌或酵母细胞中，使它们产生高纯度的完全人类胰岛素。这创造了一种全新的药物供应，可以根据需要生产，而不是随着肉类市场的波动而波动。
1982年，FDA批准了第一种胰岛素：礼来公司的优泌林。到了20世纪90年代，研究人员已经学会了如何调整基因来创建专门的人类胰岛素“类似物”，即更持久或更快速作用的激素版本。到2006年，美国已完全停止生产供人类使用的动物胰岛素，只留下这些新形式供糖尿病患者使用，而复杂的制造工艺阻碍了除少数公司外的所有公司尝试开发它们。
通过对配方进行微小改变，这几家公司也能够反复延长其药物专利。这种做法被称为“常青化”，它阻止药品制造商销售旧的专利过期配方的仿制药。
当第一批人类胰岛素和胰岛素类似物在美国获得批准时，这些药物通常价格实惠，但到了2000年代，只有三家公司主导了美国胰岛素市场，分别为礼来/Eli Lilly、赛诺菲/Sanofi和诺和诺德/Novo Nordisk，于是他们开始利用这一优势有限的竞争使其价格大幅提高。
根据美国卫生与公众服务部资助的兰德公司报告，到2022年，840万美国人依赖胰岛素，而他们每单位支付的费用是其他高收入国家的九倍多。
对此，美国政府终于开始采取行动
2022年，美国国会通过了“降低通货膨胀法案”，将参加Medicare的人的胰岛素价格限制在每月35美元。总统乔·拜登在2024年国情咨文中表示，他的目标是将所有美国人的胰岛素价格限制在35美元以下。
根据相关数据显示，近年来新型仿制药和生物类似药胰岛素的批准也有助于解决成本问题，但如今患者的平均价格仍比十年前高出30%。然而，我们很快就能找到其他一些负担得起、可扩展的救生药物来源，例如“从乳牛身上提取胰岛素”。
如何令乳牛产生胰岛素？
美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校/UIUC和巴西圣保罗大学的研究人员并没有将人类胰岛素基因插入细菌或酵母菌中，而是将编码胰岛素原（胰岛素前体物）的基因拼接到牛胚胎中。随后，他们将10个胚胎植入代孕牛体内，最终成功产下一头牛。
当小牛长大后，他们试图通过人工授精来刺激泌乳。当这不起作用时，他们转向激素注射。这导致乳牛产奶，尽管不如她怀孕时产奶量那么多。
当研究团队测试牛奶时，他们发现每升牛奶中含有约3克胰岛素原和胰岛素。 “我们的目标是制造胰岛素原，将其纯化为胰岛素，然后从那里开始。”伊利诺伊大学香槟分校动物科学教授向外界表示。 “它产生的生物活性胰岛素与胰岛素原的比例约为三比一，乳腺是一个神奇的东西。”
此外，该团队计划尝试克隆产生胰岛素的乳牛，并希望能够成功使克隆乳牛受孕，从而释放牛奶产量。在此之前，他们无法确定通过典型的哺乳期可以获得多少胰岛素原和胰岛素。然而，如果动物的牛奶每升仅含有1克，那么影响可能是巨大的，因为典型的乳牛每天产奶40至50升。
许多因素都会影响牛源胰岛素的最终销售价格，例如提取和纯化牛奶中胰岛素的成本，但研究人员认为，乳牛可能是生产大量生物活性胰岛素的可行方式，从而节省蛋白质。
如果团队能够成功地使克隆牛受孕并诱导自然泌乳，下一步将是培育带有人类胰岛素基因的公牛，并观察是否能让它们与基因编辑的牛交配，以产生能够产生胰岛素的后代。
尽管研究人员仍然需要与监管机构合作才能获得新的胰岛素来源的批准，但他们仍然希望他们的研究有一天能够产生一群能够产生胰岛素的乳牛，这些乳牛能够为任何需要它的人提供药物。该研究的主要作者、农业、消费者和环境科学学院/ACES动物科学系教授表示，“大自然将乳腺设计成一个工厂，真正非常有效地制造蛋白质。我们可以利用这个系统来生产一种可以帮助全世界数亿人的蛋白质。”
为了让乳牛产生胰岛素，研究人员将负责制造胰岛素的人类DNA片段整合到牛的胚胎中。通过先进的基因工程技术，他们确保这种人类胰岛素基因只会在乳房组织中活跃，并防止任何胰岛素进入乳牛的血液，将生产区域集中在牛奶上。这样当基因改造乳牛成熟后，它产生的牛奶便会含有胰岛素。
尽管研究人员目前无法准确地计算出，乳牛在哺乳期会产生多少胰岛素，但经过推算，若转基因奶牛产出的每升牛奶中含有1克胰岛素，考虑到市售的一剂胰岛素制剂通常为0.0347毫克胰岛素，这意味着每克相当于28,818 剂胰岛素。
研究团队的下一步目标是通过重新克隆和优化乳牛的泌乳过程来完善他们的技术，并希望最终能创建一个专门的转基因牛群，在使用正常育牛设施的情况下，它们的胰岛素产量可以超越过往的生产方法。
胰岛素市场多元化<br data-mce-fragment="1">除了从乳牛身上提取胰岛素外，产生胰岛素的乳牛并不是目前实现胰岛素市场多元化的唯一希望。
休斯顿生物技术新创公司rBio开发了一种细菌菌株，用于生产生物仿制胰岛素（这种胰岛素与FDA已批准的胰岛素非常相似，但不是精确复制），其蛋白质产量是现有方法的两倍。 rBio目前正在准备其第一个产品R-biolin的临床试验，如果表现良好，该新创公司希望产量的增加将意味着它可以以远低于目前选择的价格出售其胰岛素。
此外，非营利制药商Civica Rx也正在开发几种胰岛素生物类似药，以降低成本。 2023年，加州与该组织签署了一项协议，如果这些胰岛素获得批准，将向居民提供每瓶30美元的胰岛素。
生产胰岛素的公司越多，患者的选择越多，随着时间的推移，胰岛素的价格就会越便宜。至于未来发展如何，我们敬请期待！
