Do leta 1982 je vsakdo, ki je uporabljal inzulin za zdravljenje sladkorne bolezni, dobil iz tistega, o čemer danes mislimo, da je nenavaden vir: trebušne slinavke krav in prašičev, pobrane iz klavnic in množično odposlane v farmacevtske predelovalne obrate. Vendar so bile težave s pridobivanjem vsega našega insulina na ta način - nihanja na mesnem trgu so vplivala na ceno drog in predvidena povečanja števila sladkornih bolnikov so znanstvenike zaskrbela, da bi lahko v naslednjih desetletjih prišlo do pomanjkanja ponudbe inzulina.
Vse to se je spremenilo z uvedbo Humulina, prvega sintetičnega humanega insulina. Toda droga je bila mejnik tudi iz drugega razloga: to je bil prvi komercialni izdelek genskega inženiringa, ki so ga sintetizirale bakterije, ki so bile spremenjene in so vključevale gen za proizvodnjo človeškega inzulina.
Lani je Ameriški zgodovinski muzej kupil peščico ključnih predmetov, ki so jih ustvarili pri ustvarjanju Humulina od Genentecha, podjetja iz San Francisca, odgovornega za njegov razvoj, in jih prejšnji teden na ogled postavil na ogled z naslovom "Rojstvo biotehnologije", ki obiskovalcem ponuja poglej v zore doba genskega inženiringa.
Oprema za elektroforezo, uporabljena pri zgodnjih genetskih raziskavah v Genentechu (Nacionalni muzej ameriške zgodovine) Genentechovo delo se je začelo z odkritjem, ki sta ga v 70. letih prejšnjega stoletja izvedla par znanstvenikov iz Bay Baya, Herbert Boyer iz UC San Francisco in Stanley Cohen iz Stanforda: Geni iz večceličnih organizmov, vključno s človekom, bi se lahko vsadili v bakterije in še vedno normalno delujejo. Kmalu zatem so se skupaj z rizičnim kapitalistom Robertom Swansonom ustanovili s podjetjem z upanjem, da bodo z genskim inženiringom uporabili za ustvarjanje tržno uspešnega izdelka.
Že zgodaj so se odločili, da je insulin logična izbira. "Bilo je priročno. To je bilo enostavno beljakovine za obvladovanje in očitno je bilo potrebno veliko ljudi, "pravi Diane Wendt, Smithsonianska kustosinja, ki je delala na zaslonu.
Eden njihovih prvih dosežkov je bila sintetična gradnja človeškega gena inzulina v laboratoriju, en sam par genetskih baz. Da bi preverili natančnost njihovega zaporedja, so uporabili tehniko, imenovano gel elektroforeza, pri kateri elektrika sili DNK skozi gel. Ker večji koščki DNK selijo počasneje od manjših kosov, postopek učinkovito filtrira genetski material po velikosti, kar omogoča raziskovalcem, da izberejo želene koščke, kar je eden ključnih korakov pri zgodnjih metodah genskega zaporedja.
Elektroforeza se še vedno pogosto uporablja, toda oprema, ki jo je daroval Genentech, je očitno bolj improvizirana od standardnih nastavitev, ki jih danes vidimo v laboratorijih. "Lahko vidite, da je narejena nekako ročno, " pravi Mallory Warner, ki je tudi delala na zaslonu. "Uporabljali so steklene plošče in spone, saj so ves čas delali zelo hitro in so želeli nekaj, kar bi lahko enostavno razstavili in očistili."
Mikrofor, ki se je uporabljal za izdelavo majhnih steklenih instrumentov po meri, izdelanih nekje okoli leta 1970 (Nacionalni muzej ameriške zgodovine) Za manipulacijo z DNK in drugimi mikroskopskimi molekulami so raziskovalci uporabili različne drobne steklene instrumente. Veliko teh orodij so izdelali sami z napravo, imenovano mikroforge - v bistvu je orodjarna v skrajni miniaturni opremi, opremljena z lastnim mikroskopom, da so izdelovalci lahko videli, kaj počnejo.
Posoda za Eco R1, encim, uporabljen pri genetskih raziskavah v Genentechu kmalu po nastanku Humulina (Nacionalni muzej ameriške zgodovine) Po sintezi gena za inzulin so ga morali znanstveniki asimilirati v DNK bakterije, da bi organizem sam proizvajal inzulin. Za to so uporabili različne encime, med drugim tudi Eco R1, kemikalijo, ki razreže DNK na natančno določenem mestu, na podlagi okoliških baznih parov. Raziskovalci so iz bakterije izločili majhne molekule DNK, imenovane plazmidi, jih razdelili s temi encimi, nato pa uporabili druge encime, da so sešili sintetični gen inzulina. Novi hibridni plazmid bi lahko nato vstavili v žive bakterije.
Fermentacijski rezervoar za gojenje gensko spremenjenih bakterij (National Museum of American History) Potem ko so znanstveniki Genentech uspešno ustvarili bakterije s kopijami insulinskega gena, so potrdili, da lahko mikrobi v fermentacijski posodi, kot je ta, proizvajajo človeški inzulin v zadostnih količinah. Nato so gensko spremenjene bakterije posredovali raziskovalcem Eli Lilly, ki so jo začeli proizvajati v komercialnih količinah za prodajo. Voila: sintetični humani insulin.
Prototip genske pištole, ki so jo razvili John Sanford, Ed Wolf in Nelson Allen z univerze Cornell (Cornell University) Seveda se je stanje biotehnologije še naprej razvijalo v letih, ko je Humulin debitiral, muzej pa je zbiral tudi pomembne predmete iz tistega časa. Ena je prototip genske pištole, ki so jo sredi osemdesetih let razvili znanstveniki z univerze Cornell.
Naprava znanstvenikom olajša vnos tujih genov v rastlinske celice tako, da v DNK prevleče drobne kovinske delce in jih streli na rastlinske celice, tako da majhen odstotek genskega materiala prodre v jedra celic in vstopi v njihove genome. Prvotni prototip genske pištole je uporabil modificirano zračno pištolo kot strelni mehanizem, tehnika pa se je izkazala za uspešno, ko je spremenila čebulne celice, izbrane zaradi njihove relativno velike velikosti.
Prvi toplotni kolesarski stroj, ki so ga zgradili znanstveniki v korporaciji Cetus (Cetus Corporation) Naslednja novost je bila v dobi biotehnologije zelo resna: verižna reakcija s polimerazo ali PCR, kemična reakcija, ki jo je leta 1983 razvil biokemik Kary Mullis, ki je znanstvenikom omogočila, da samodejno pomnožijo vzorec DNK v večje količine z bistveno manj ročnega dela. Prvi prototipni PCR stroj ali toplotni cikel je temeljil na znanju raziskovalcev, kako delujejo encimi, kot je DNK polimeraza (ki sintetizira DNK iz manjših gradnikov) pri različnih temperaturah. Zanašala se je na cikle segrevanja in hlajenja, da je hitro ustvarila velike količine DNK iz majhnega vzorca.
“The Birth of Biotech” je na ogled v pritličju Ameriškega zgodovinskega muzeja do aprila 2014.
