胰岛素是一种简单的蛋白质,通常由胰腺产生。糖尿病患者的胰腺已受到损坏,因此无法产生胰岛素。由于人体在处理葡萄糖的过程中,胰岛素起着至关重要的作用,因此这是一个相当严重的问题。许多糖尿病患者必须每天注射胰岛素。在二十世纪八十年代之前,糖尿病患者使用的胰岛素是从猪身上提取的,十分昂贵。
为了更经济地制造胰岛素,科学家将产生人体胰岛素的基因加入到普通大肠杆菌的基因内。基因定位后,普通的细胞机制就可以像制造其他任何酶一样制造人体胰岛素。通过大量培养改良细菌,然后杀灭并解剖这些细菌,便可以萃取、净化胰岛素,以经济的方式生产胰岛素。
如此看来,关键在于如何将新的基因植入到细菌中。最便捷的方法是将基因切片成质粒——DNA 的一个小环,细菌通常以原始的性交方式相互传递该DNA环。科学家已开发出精密的工具来切割标准质粒,以及将新基因切片成标准质粒。然后,细菌样本将被质粒“感染”,其中一些细菌吸收了这些质粒,在其DNA中整合了新的基因。为了将感染和未感染的细菌区分开来,质粒还包含了一个基因,让细菌对特定的抗生素产生免疫力。通过使用抗生素处理抗样本,所有未吸收质粒的细胞将被杀死。当前,可以大量培养一种制造胰岛素的新型大肠杆菌,用于生产胰岛素。