Indtil 1982 fik enhver, der brugte insulin til at håndtere deres diabetes, det fra, hvad vi nu ville tænke på som en usædvanlig kilde: bugspytkirtlerne i køer og svin, høstet fra slagterier og sendt i masse til farmaceutiske forarbejdningsanlæg. Men der var problemer med at få al vores insulin på denne måde - udsving i kødmarkedet påvirkede lægemidlets pris, og den forventede stigning i antallet af diabetikere fik forskere til at bekymre sig for, at mangler i insulinforsyningen kunne ramme inden for de næste par årtier.
Det hele ændrede sig med introduktionen af Humulin, den første syntetiske humaninsulin. Men lægemidlet var også en milepæl af en anden grund: Det var det første kommercielle produkt, der kom ud af genteknologi, syntetiseret af bakterier, der var blevet ændret til at omfatte genet til produktion af humant insulin.
Sidste år erhvervede American History Museum en håndfuld nøgleemner, der blev brugt til at skabe Humulin fra Genentech, San Francisco-selskabet med ansvar for dens udvikling, og satte dem på visning i sidste uge i en skærm med titlen "The Birth of Biotech", der giver besøgende en se ind i daggry af genteknologiens æra.
Elektroforeseudstyr, der anvendes til tidlig genetisk forskning ved Genentech (National Museum of American History) Genentechs arbejde begyndte med en opdagelse foretaget i 1970'erne af et par forskere i Bay Area, Herbert Boyer fra UC San Francisco og Stanley Cohen fra Stanford: Gener fra multicellulære organismer, inklusive mennesker, kunne implanteres i bakterier og fungerer stadig normalt. Kort derefter samarbejdede de med venturekapitalisten Robert Swanson for at danne virksomheden med håb om at bruge genteknologi til at skabe et kommercielt levedygtigt produkt.
De besluttede tidligt at insulin var et logisk valg. ”Det var praktisk. Det var et let protein at håndtere, og det var tydeligvis noget, som mange mennesker havde brug for, ”siger Diane Wendt, en Smithsonian-kurator, der arbejdede på skærmen.
En af deres første resultater var syntetisk at opbygge det humane insulingen i laboratoriet, et enkelt genetisk basepar ad gangen. For at kontrollere nøjagtigheden af deres sekvens anvendte de en teknik kaldet gelelektroforese, hvor elektricitet tvinger DNA gennem en gel. Fordi større stykker DNA migrerer langsommere end mindre stykker, filtrerer processen effektivt det genetiske materiale efter størrelse, hvilket giver forskere mulighed for at plukke de stykker, de ønsker, et af de vigtigste trin i tidlige genetiske sekventeringsmetoder.
Elektroforese bruges stadig i vid udstrækning, men det udstyr, der er doneret af Genentech, er bestemt mere improviseret end standardopsætningerne, der ses i laboratorier i dag. ”Du kan se, det er slags lavet for hånd, ” siger Mallory Warner, der også arbejdede på displayet. ”De brugte glasplader og bindemiddelklip, fordi de arbejdede virkelig hurtigt hele tiden, og de ville have noget, de kunne adskille og rengøre let.”
En mikrogrønbam, der bruges til at lave små, brugerdefinerede glasinstrumenter, lavet engang omkring 1970 (National Museum of American History) For at manipulere DNA og andre mikroskopiske molekyler brugte forskerne en række små glasinstrumenter. De lavede mange af disse værktøjer selv med en enhed kaldet en mikroforge - i det væsentlige en værktøjsbutik i ekstrem miniature, udstyret med sit eget mikroskop, så skaberne kunne se, hvad de gjorde.
En container til Eco R1, et enzym anvendt i genetisk forskning i Genentech kort efter udviklingen af Humulin (National Museum of American History) Efter at have syntetiseret et gen til insulin, havde forskerne behov for at assimilere det til en bakteriens DNA, så organismen ville producere insulin på egen hånd. De brugte en række forskellige enzymer til at gøre det, herunder Eco R1, et kemikalie, der skærer DNA på et præcist sted, baseret på de omgivende basepar. Forskere ekstraherede små DNA-molekyler kaldet plasmider fra bakterien, adskillede dem med disse enzymer og brugte derefter andre enzymer til at sy det syntetiske insulingen på plads. Det nye hybridplasmid kunne derefter indsættes i levende bakterier.
En gæringstank brugt til at dyrke genetisk modificerede bakterier (National Museum of American History) Efter at Genentech-forskerne med succes skabte bakterier med kopier af insulingenet, bekræftede de, at mikroberne kunne producere humant insulin i tilstrækkelige mængder i en gæringstank som denne. Derefter blev de genetisk modificerede bakterier sendt videre til forskere ved Eli Lilly, der begyndte at producere dem i kommercielle mængder til salg. Voila: syntetisk humant insulin.
En prototypegenpistol, udviklet af John Sanford, Ed Wolf og Nelson Allen ved Cornell University (Cornell University) Naturligvis fortsatte bioteknologiens tilstand i årene efter, at Humulin debuterede, og museet har også samlet bemærkelsesværdige genstande fra den tid. Den ene er en prototype af en genpistol, udviklet af forskere ved Cornell University i midten af 1980'erne.
Enheden gør det lettere for forskere at introducere fremmede gener i planteceller ved at belægge små metalpartikler i DNA og skyde dem mod planteceller og tvinge en lille procentdel af de genetiske materialer til at trænge ind i cellernes kerner og indtaste deres genomer. Den oprindelige genpistolprototype brugte en modificeret luftpistol som en fyringsmekanisme, og teknikken viste sig at være vellykket, da den modificerede løgceller valgt for deres relativt store størrelse.
Den første termiske cyklermaskine, der er bygget af forskere fra Cetus Corporation (Cetus Corporation) En anden efterfølgende innovation indledte alvor i bioteknologiens alder: polymerasekædereaktion, eller PCR, en kemisk reaktion udviklet i 1983 af biokemikeren Kary Mullis, der gjorde det muligt for forskere automatisk at multiplicere en DNA-prøve i større mængder med betydeligt mindre manuelt arbejde. Den første prototype PCR-maskine, eller termisk cycler, var baseret på forskernes viden om, hvordan enzymer som DNA-polymerase (som syntetiserer DNA fra mindre byggesten) fungerede ved forskellige temperaturer. Den baserede sig på cykler med opvarmning og afkøling for hurtigt at generere store mængder DNA fra en lille prøve.
“The Birth of Biotech” vises i stueetagen på American History Museum gennem april 2014.
