Până în 1982, oricine a folosit insulina pentru a-și gestiona diabetul a primit-o din ceea ce am crede acum ca o sursă neobișnuită: pancreasele de vaci și porci, recoltate de la abatoare și livrate în masă la fabricile de prelucrare farmaceutică. Însă au existat probleme cu obținerea întregii noastre insuline în acest fel - fluctuațiile de pe piața cărnii au afectat prețul medicamentului și creșterile prognozate ale numărului de diabetici i-au făcut pe oamenii de știință să se îngrijoreze că deficiențele de aprovizionare cu insulină ar putea afecta în următoarele câteva decenii.
Toate acestea s-au schimbat odată cu introducerea Humulin, prima insulină sintetică umană. Dar medicamentul a fost un punct de reper, de asemenea, dintr-un alt motiv: a fost primul produs comercial care a ieșit din inginerie genetică, sintetizat de bacterii care au fost modificate pentru a include gena pentru producerea insulinei umane.
Anul trecut, Muzeul American de Istorie a achiziționat o mână de elemente cheie folosite pentru a crea Humulin de la Genentech, compania din San Francisco responsabilă de dezvoltarea sa, și le-a pus la vedere săptămâna trecută într-un afișaj intitulat „Nașterea Biotechului”, oferind vizitatorilor un priviți în zorii erei ingineriei genetice.
Echipament de electroforeză utilizat în cercetarea genetică timpurie la Genentech (Muzeul Național de Istorie Americană) Lucrarea lui Genentech a început cu o descoperire făcută în anii ’70 de o pereche de oameni de știință din Bay Area, Herbert Boyer din UC San Francisco și Stanley Cohen din Stanford: Genele provenite de la organisme multicelulare, inclusiv oameni, ar putea fi implantate în bacterii și încă funcționează normal. Curând după aceea, au făcut echipă cu capitalistul de risc Robert Swanson pentru a forma compania, cu speranța de a folosi inginerie genetică pentru a crea un produs viabil comercial.
La început, au decis că insulina a fost o alegere logică. „A fost convenabil. A fost o proteină ușor de manevrat și, în mod evident, a fost nevoie de o mulțime de oameni ”, spune Diane Wendt, un curator Smithsonian care a lucrat pe afișaj.
Una dintre primele lor realizări a fost construirea sintetică a genei insulinei umane în laborator, o singură pereche de baze genetice la un moment dat. Pentru a verifica exactitatea secvenței lor, au folosit o tehnică numită electroforeză în gel, în care electricitatea forțează ADN-ul printr-un gel. Deoarece bucățile mai mari de ADN migrează mai lent decât bucățile mai mici, procesul filtrează eficient materialul genetic după dimensiuni, permițând cercetătorilor să aleagă piesele dorite, unul dintre pașii cheie în metodele de secvențiere genetică timpurie.
Electroforeza este încă folosită pe scară largă, dar echipamentul donat de Genentech este decisiv mai improvizat decât setările standard văzute în laboratoare astăzi. „Puteți vedea că este un lucru făcut manual”, spune Mallory Warner, care a lucrat și pe display. „Au folosit plăci de sticlă și agrafe, pentru că lucrau foarte repede tot timpul și își doreau ceva ce puteau să se desprindă și să se curețe ușor.”
Microforge obișnuită să creeze instrumente de sticlă mici, personalizate, realizate cândva în jurul anului 1970 (Muzeul Național de Istorie Americană) Pentru a manipula ADN-ul și alte molecule microscopice, cercetătorii au folosit o varietate de instrumente de sticlă minuscule. Au realizat singure multe dintre aceste instrumente cu un dispozitiv numit microforge - în esență, un magazin de instrumente în miniatură extremă, echipat cu microscop propriu, astfel încât producătorii să poată vedea ce fac.
Un container pentru Eco R1, o enzimă folosită în cercetarea genetică la Genentech la scurt timp după dezvoltarea Humulin (Muzeul Național de Istorie Americană) După sintetizarea unei gene pentru insulină, oamenii de știință au avut nevoie să o asimileze în ADN-ul unei bacterii, astfel încât organismul să producă insulină pe cont propriu. Ei au folosit o varietate de enzime pentru a face acest lucru, inclusiv Eco R1, un produs chimic care taie ADN-ul într-o locație precisă, pe baza perechilor de bază din jur. Cercetătorii au extras molecule mici de ADN numite plasmide din bacterie, le-au tăiat cu aceste enzime, apoi au folosit alte enzime pentru a coase gena de insulină sintetică pe loc. Noua plasmidă hibridă ar putea fi apoi introdusă în bacteriile vii.
Un rezervor de fermentație folosit pentru cultura bacteriilor modificate genetic (Muzeul Național de Istorie Americană) După ce oamenii de știință Genentech au creat cu succes bacterii cu copii ale genei insulinei, ei au confirmat că microbii ar putea produce insulină umană în cantități suficiente într-un rezervor de fermentație ca acesta. Apoi, bacteriile modificate genetic au fost transmise cercetătorilor de la Eli Lilly, care au început să le producă în cantități comerciale de vânzare. Voila: insulină umană sintetică.
Un prototip de gene gene, dezvoltat de John Sanford, Ed Wolf și Nelson Allen la Cornell University (Cornell University) Desigur, starea biotehnologiei a continuat să evolueze în anii de la debutul lui Humulin, iar muzeul a strâns elemente notabile din acea perioadă. Unul este un prototip al unei arme cu gene, dezvoltat de oamenii de știință de la Universitatea Cornell la mijlocul anilor '80.
Dispozitivul face mai ușor pentru oamenii de știință introducerea genelor străine în celulele plantelor, prin acoperirea particulelor de metal minuscule în ADN și aruncarea acestora în celulele plantelor, forțând un procent mic din materialele genetice să pătrundă în nucleele celulelor și să intre în genomul lor. Prototipul pistolului genic original a folosit un pistol cu aer modificat ca mecanism de tragere, iar tehnica s-a dovedit a fi reușită atunci când a modificat celulele de ceapă, alese pentru dimensiunea lor relativ mare.
Prima mașină cu biciclete termice, construită de oamenii de știință de la Cetus Corporation (Cetus Corporation) O altă inovație ulterioară a apărut în epoca biotehnologiei în serios: reacția în lanț a polimerazei sau PCR, o reacție chimică dezvoltată în 1983 de biochimistul Kary Mullis, care a permis oamenilor de știință să înmulțească automat un eșantion de ADN în cantități mai mari, cu o muncă semnificativ mai mică. Primul aparat prototip PCR, sau ciclist termic, s-a bazat pe cunoștințele cercetătorilor despre modul în care enzimele precum ADN-polimeraza (care sintetizează ADN-ul din blocuri de construcții mai mici) a funcționat la diferite temperaturi. S-a bazat pe cicluri de încălzire și răcire pentru a genera rapid cantități mari de ADN dintr-un eșantion mic.
„Nașterea Biotehnologiei” este expusă la parterul Muzeului American de Istorie până în aprilie 2014.
