Inntil 1982 fikk alle som brukte insulin til å håndtere diabetes, det fra det vi nå ville tenke på som en uvanlig kilde: bukspyttkjertelen i kyr og griser, høstet fra slakterier og sendt massevis til farmasøytiske prosessanlegg. Men det var problemer med å få all vår insulin på denne måten - svingninger i kjøttmarkedet påvirket prisen på stoffet, og anslått økning i antall diabetikere fikk forskere til å bekymre seg for at mangler i insulinforsyningen kunne slå inn i løpet av de neste tiårene.
Det hele endret seg med introduksjonen av Humulin, det første syntetiske humant insulin. Men medikamentet var en milepæl også av en annen grunn: Det var det første kommersielle produktet som kom ut av genteknologi, syntetisert av bakterier som hadde blitt endret til å inkludere genet for å produsere humant insulin.
I fjor anskaffet American History Museum en håndfull nøkkelartikler som ble brukt til å lage Humulin fra Genentech, San Francisco-selskapet som var ansvarlig for utviklingen, og la dem på visning forrige uke i en visning med tittelen "The Birth of Biotech, " og ga besøkende en se inn i morgenen for genteknologi.
Elektroforeseutstyr brukt i tidlig genetisk forskning ved Genentech (National Museum of American History) Genentechs arbeid begynte med en oppdagelse som ble gjort på 1970-tallet av et par forskere fra Bay Area, Herbert Boyer fra UC San Francisco og Stanley Cohen fra Stanford: Gener fra flercellede organismer, inkludert mennesker, kunne implanteres i bakterier og fremdeles fungerer normalt. Like etter gikk de sammen med risikokapitalisten Robert Swanson for å danne selskapet, i håp om å bruke genteknologi for å lage et kommersielt levedyktig produkt.
De bestemte seg tidlig for at insulin var et logisk valg. “Det var praktisk. Det var et enkelt protein å håndtere, og det var tydeligvis noe som mange mennesker trengte, sier Diane Wendt, en Smithsonian-kurator som jobbet på skjermen.
En av de første prestasjonene var å syntetisk bygge det humane insulingenet i laboratoriet, et enkelt genetisk basepar om gangen. For å sjekke nøyaktigheten av sekvensen deres, brukte de en teknikk kalt gelelektroforese, der elektrisitet tvinger DNA gjennom en gel. Fordi større deler av DNA vandrer saktere enn mindre biter, filtrerer prosessen effektivt genetisk materiale etter størrelse, slik at forskere kan plukke ut brikkene de ønsker, et av de viktigste trinnene i tidlige genetiske sekvenseringsmetoder.
Elektroforese er fremdeles mye brukt, men utstyret som er gitt av Genentech er definitivt mer improvisert enn standardoppsettene som er sett på laboratorier i dag. "Du kan se at den er laget for hånd, " sier Mallory Warner, som også jobbet på skjermen. "De brukte glassplater og bindemiddelklemmer, fordi de jobbet veldig raskt hele tiden og ville ha noe de kunne ta fra hverandre og rengjøre lett."
En mikroforge brukt til å lage små, spesiallagde glassinstrumenter, laget en gang rundt 1970 (National Museum of American History) For å manipulere DNA og andre mikroskopiske molekyler brukte forskerne en rekke små glassinstrumenter. De laget mange av disse verktøyene selv med en enhet som ble kalt en mikroforge - egentlig en verktøybutikk i ekstrem miniatyr, utstyrt med sitt eget mikroskop, slik at produsentene kunne se hva de gjorde.
En beholder for Eco R1, et enzym brukt i genetisk forskning på Genentech like etter utviklingen av Humulin (National Museum of American History) Etter å ha syntetisert et gen for insulin, trengte forskerne å assimilere det til en bakteriens DNA slik at organismen skulle produsere insulin på egen hånd. De brukte en rekke enzymer for å gjøre det, inkludert Eco R1, et kjemikalie som kutter DNA på et nøyaktig sted, basert på de omkringliggende baseparene. Forskere hentet ut små DNA-molekyler kalt plasmider fra bakterien, skar dem med disse enzymene, og brukte deretter andre enzymer for å sy det syntetiske insulingenet på plass. Det nye hybridplasmidet kan deretter settes inn i levende bakterier.
En gjæringstank som brukes til å dyrke genmodifiserte bakterier (National Museum of American History) Etter at Genentech-forskerne med hell skapte bakterier med kopier av insulingenet, bekreftet de at mikroberne kunne produsere humant insulin i tilstrekkelige mengder i en gjæringstank som denne. Deretter ble de genmodifiserte bakteriene gitt videre til forskere ved Eli Lilly, som begynte å produsere den i kommersielle mengder for salg. Voila: syntetisk humant insulin.
En prototypegenpistol, utviklet av John Sanford, Ed Wolf og Nelson Allen ved Cornell University (Cornell University) Naturligvis fortsatte bioteknologien å utvikle seg i årene etter at Humulin debuterte, og museet har samlet viktige gjenstander fra den tiden også. Den ene er en prototype av en genpistol, utviklet av forskere ved Cornell University på midten av 1980-tallet.
Enheten gjør det enklere for forskere å introdusere fremmede gener i planteceller, ved å belegge bittesmå metallpartikler i DNA og skyte dem mot planteceller, og tvinger en liten prosentdel av de genetiske materialene til å trenge inn i cellens kjerner og gå inn i genomene deres. Den opprinnelige genpistolprototypen brukte en modifisert luftpistol som en skytemekanisme, og teknikken viste seg å være vellykket da den modifiserte løkceller, valgt for deres relativt store størrelse.
Den første termiske syklemaskinen, bygd av forskere ved Cetus Corporation (Cetus Corporation) En annen påfølgende innovasjon innledet alvor med bioteknologien: Polymerasekjedereaksjon, eller PCR, en kjemisk reaksjon utviklet i 1983 av biokjemikeren Kary Mullis som gjorde det mulig for forskere å automatisk multiplisere en DNA-prøve i større mengder med betydelig mindre manuelt arbeid. Den første prototypen PCR-maskinen, eller termisk sykler, var basert på forskernes kunnskap om hvordan enzymer som DNA-polymerase (som syntetiserer DNA fra mindre byggesteiner) fungerte ved forskjellige temperaturer. Den baserte seg på sykluser med oppvarming og avkjøling for raskt å generere store mengder DNA fra en liten prøve.
“The Birth of Biotech” er utstilt i første etasje i American History Museum gjennom april 2014.
