Do 1982. godine, svatko tko je koristio inzulin za liječenje dijabetesa dobivao ga je iz onoga što sada smatramo neobičnim izvorom: pankreasa krava i svinja, žetve iz klaonica i masovnog otpreme u tvornice za preradu farmaceutskih proizvoda. Ali bilo je problema s dobivanjem svih naših inzulina na ovaj način - fluktuacije na tržištu mesa utjecale su na cijenu lijeka, a predviđao je porast broja dijabetičara koji su zabrinuli znanstvenike da bi nedostaci u opskrbi inzulinom mogli doći do narednih nekoliko desetljeća.
To se sve promijenilo uvođenjem Humulina, prvog sintetičkog humanog inzulina. Ali droga je bila prekretnica i iz drugog razloga: To je bio prvi komercijalni proizvod koji je izašao iz genetskog inženjeringa, sintetiziranog iz bakterija koje su izmijenjene i uključuju gen za proizvodnju ljudskog inzulina.
Prošle godine Američki muzej povijesti kupio je pregršt ključnih predmeta korištenih za stvaranje Humulina od Genentech-a, tvrtke iz San Francisca odgovorne za njegov razvoj, i stavio ih na pregled prošli tjedan u prikazu pod nazivom "Rođenje biotehnologije", koji posjetiteljima pruža pogledati u zoru doba genetskog inženjeringa.
Oprema za elektroforezu koja se koristi u ranim genetskim istraživanjima u Genentechu (Nacionalni muzej američke povijesti) Genentechov rad započeo je otkrićem koje je 70-ih godina prošlog vijeka otkrio par znanstvenika iz Bay Baya, Herbert Boyer iz UC San Francisca i Stanley Cohen iz Stanforda: Geni iz višećelijskih organizama, uključujući ljude, mogli bi se usaditi u bakterije i još uvijek normalno funkcioniraju. Ubrzo nakon toga, udružili su se s rizičnim kapitalistom Robertom Swansonom kako bi osnovali tvrtku, u nadi da će pomoću genetskog inženjeringa stvoriti komercijalno održiv proizvod.
Rano su odlučili da je inzulin logičan izbor. "Bilo je prikladno. Bilo je lako proteina za podnošenje, a očito je to trebalo mnogo ljudi ", kaže Diane Wendt, Smithsonianska kustosica koja je radila na zaslonu.
Jedno od njihovih prvih postignuća bila je sintetička izgradnja gena ljudskog inzulina u laboratoriju, pojedinačnog para genetskih baza. Kako bi provjerili točnost njihovog slijeda, koristili su tehniku nazvanu gel elektroforeza, u kojoj električna energija tjera DNK kroz gel. Budući da veći dijelovi DNK migriraju sporije od manjih komada, proces učinkovito filtrira genetski materijal po veličini, omogućujući istraživačima da odaberu željene komade, što je jedan od ključnih koraka u ranim metodama genetskog sekvenciranja.
Elektroforeza se i dalje široko koristi, ali oprema koju je donio Genentech je očito improviziranija od standardnih postava kakvih danas vidimo u laboratorijima. "Možete vidjeti da je to napravljeno ručno", kaže Mallory Warner, koja je također radila na zaslonu. "Koristili su staklene ploče i spajalice, jer su cijelo vrijeme radili stvarno brzo i željeli su nešto što lako mogu rastaviti i očistiti."
Mikrofor, koji se koristio za izradu malih, staklenih instrumenata po mjeri, napravljen negdje oko 1970. (Nacionalni muzej američke povijesti) Da bi manipulirali DNK i drugim mikroskopskim molekulama, istraživači su koristili razne sitne staklene instrumente. Mnogi od ovih alata napravili su sami s uređajem koji se zove mikrofora - u suštini, trgovina alatima u ekstremnim minijaturnim bojama, opremljena vlastitim mikroskopom kako bi proizvođači mogli vidjeti što rade.
Spremnik za Eco R1, enzim koji se koristi u genetskim istraživanjima u Genentechu ubrzo nakon razvoja Humulina (Nacionalni muzej američke povijesti) Nakon sinteze gena za inzulin, znanstvenici su ga trebali asimilirati u DNA bakterije kako bi organizam proizveo inzulin samostalno. Za to su koristili razne enzime, uključujući Eco R1, kemikaliju koja siječe DNK na precizno mjesto na temelju okolnih parova baza. Istraživači su iz bakterije izvukli male molekule DNK nazvane plazmidi, razdvojili ih tim enzimima, a zatim su upotrijebili druge enzime da ubrizgaju sintetski gen inzulina. Novi hibridni plazmid mogao bi se tada umetnuti u žive bakterije.
Fermentacijski spremnik koji se koristi za uzgoj genetski modificiranih bakterija (Nacionalni muzej američke povijesti) Nakon što su znanstvenici Genentech uspješno stvorili bakterije s kopijama gena inzulina, potvrdili su da mikrobi mogu proizvesti ljudski inzulin u dovoljnim količinama u fermentacijskom spremniku poput ovog. Potom su genetski modificirane bakterije proslijeđene istraživačima Eli Lilly koji su je počeli proizvoditi u komercijalnim količinama na prodaju. Voila: sintetički humani inzulin.
Prototip genskog pištolja, koji su razvili John Sanford, Ed Wolf i Nelson Allen na Sveučilištu Cornell (Sveučilište Cornell) Naravno, stanje biotehnologije nastavilo se razvijati i godinama nakon što je Humulin debitirao, a muzej je prikupio i zapažene predmete iz tog vremena. Jedan je prototip genskog pištolja, razvijen od strane znanstvenika sa Sveučilišta Cornell sredinom osamdesetih.
Uređaj olakšava znanstvenicima unošenje stranih gena u biljne stanice, prevlačenjem sitnih metalnih čestica u DNK i ispaljivanjem ih na biljne stanice, prisiljavajući mali postotak genetskog materijala da prodre u jezgre stanica i uđe u njihove genome. Izvorni prototip genskog pištolja koristio je modificirani zračni pištolj kao mehanizam za ispaljivanje, a tehnika se pokazala uspješnom kad je izmijenio ćelije luka, odabrane zbog njihove relativno velike veličine.
Prvi stroj s toplinskim biciklom, koji su izgradili znanstvenici iz korporacije Cetus (Cetus Corporation) Još jedna sljedeća inovacija uskočila je u doba biotehnologije: lančana reakcija polimerazom ili PCR, kemijska reakcija koju je 1983. razvio biokemičar Kary Mullis, a koja je omogućila znanstvenicima da automatski umnože DNK uzorak u veće količine uz znatno manje ručnog rada. Prvi prototipni PCR stroj, ili termički cikler, zasnovan je na znanstvenim saznanjima kako enzimi poput DNK polimeraze (koja sintetizira DNK iz manjih građevnih blokova) funkcioniraju na različitim temperaturama. Oslanjao se na cikluse zagrijavanja i hlađenja kako bi brzo stvorio velike količine DNK iz malog uzorka.
„Rođenje biotehnoloških“ prikazano je u prizemlju Američkog muzeja povijesti do travnja 2014. godine.
