Científicos de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign (EE.UU.) y la Universidad de São Paulo (Brasil) han conseguido que una vaca transgénica produzca insulina humana en su leche. Si bien es una primera prueba de concepto con baja eficiencia de producción, según los científicos, esta bastaría para producir toda la insulina para los diabéticos de EE.UU. con apenas un establo de cien animales.
New Atlas / 13 de marzo, 2024.- Según un nuevo estudio, una vaca genéticamente modificada (o transgénica) ha producido leche que contiene insulina humana. El logro de la prueba de concepto podría ampliarse para, eventualmente, producir suficiente insulina para garantizar la disponibilidad y un costo reducido para todos los diabéticos que requieran el medicamento para mantener su vida.
Al no poder depender de su propio suministro debido a las células pancreáticas dañadas, los diabéticos tipo 1 necesitan insulina inyectable para vivir. Al igual que algunos diabéticos tipo 2. La Organización Mundial de la Salud estima que de quienes necesitan insulina, entre 150 y 200 millones de personas en todo el mundo, sólo aproximadamente la mitad reciben tratamiento con ella. El acceso a la insulina sigue siendo inadecuado en muchos países de ingresos bajos y medianos –y en algunos países de ingresos altos– y su costo y su falta de disponibilidad están bien documentados.
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En un estudio recientemente publicado dirigido por el Departamento de Ciencias Animales de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de São Paulo, los investigadores dicen que pueden haber desarrollado una forma de eliminar la escasez de insulina y reduciendo su coste utilizando vacas. Sí, vacas.
«La madre naturaleza diseñó la glándula mamaria como una fábrica para producir proteínas de manera muy, muy eficiente«, dijo Matt Wheeler, autor correspondiente del estudio. «Podemos aprovechar ese sistema para producir una proteína que pueda ayudar a cientos de millones de personas en todo el mundo«.
En el cuerpo, la insulina comienza su vida como su proteína precursora, la proinsulina, antes de convertirse a su forma activa. La insulina inyectable que usan los diabéticos hoy en día se produce insertando una forma construida en laboratorio del gen de la insulina humana en el ADN bacteriano. Colocadas en grandes tanques de fermentación, las bacterias utilizan el gen para producir insulina humana, que se cosecha y purifica para su uso como medicamento.
En el estudio actual, los investigadores insertaron un segmento de ADN humano que codifica la proinsulina en las células de diez embriones de vaca implantados en los úteros de vacas brasileñas normales. La implantación dio como resultado el nacimiento de una cría transgénica. El término «transgénico» describe un organismo que contiene ADN introducido artificialmente de un organismo no relacionado. En este caso, el ADN humano utilizado estaba destinado a la expresión en el tejido productor de leche, es decir, únicamente en el tejido mamario. Por supuesto, la glándula mamaria de una vaca se llama más comúnmente ubre.
«En los viejos tiempos, solíamos introducir el ADN y esperar que se expresara donde queríamos», dijo Wheeler. “Hoy en día podemos ser mucho más estratégicos y específicos. El uso de una construcción de ADN específica del tejido mamario significa que no hay insulina humana circulando en la sangre de la vaca ni en otros tejidos. También aprovecha la capacidad de la glándula mamaria para producir grandes cantidades de proteínas”.
Cuando la cría maduró, se le administraron hormonas para estimular su primera lactancia. Si bien el volumen de leche era menor del que se produciría normalmente, los investigadores descubrieron que contenía proinsulina humana y, sorprendentemente, insulina.
«Nuestro objetivo era producir proinsulina, purificarla hasta convertirla en insulina y partir de ahí», dijo Wheeler. “Pero básicamente la vaca lo procesó ella misma. Ella produce [una proporción de] aproximadamente tres a uno de insulina biológicamente activa por proinsulina. La glándula mamaria es algo mágico”.
La insulina y la proinsulina se expresaron a razón de unos pocos gramos por litro de leche. Debido a que la lactancia fue inducida por hormonas y el volumen de leche fue menor de lo esperado, los investigadores no pueden decir exactamente cuánta insulina produciría una vaca durante una lactancia típica. Pero están dispuestos a arriesgar una conjetura (conservadora); Si se demuestra que son correctos, los números son asombrosos.
Wheeler dijo que si una vaca produce un gramo de insulina por litro de leche y una vaca Holstein típica, que produce más leche que cualquier otra raza de vaca lechera, produce entre 40 y 50 litros por día, eso equivale a mucha insulina. Esto es especialmente cierto teniendo en cuenta que una unidad internacional (UI) de insulina es el equivalente biológico de 0,0347 mg de insulina cristalina pura.
«Eso significa que cada gramo equivale a 28.818 unidades de insulina», dijo Wheeler. “Y eso es sólo un litro; Los Holstein pueden producir 50 litros al día. Usted puede hacer los cálculos.»
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Permítanme poner eso en un contexto del mundo real. Como diabético tipo 1, tomo, en promedio, de ocho a diez unidades de insulina de acción rápida con el almuerzo. Utilizando la dosis superior de diez unidades, según los cálculos de Wheeler, un litro de leche de vaca transgénica me proporcionaría suficiente insulina para cubrir 2.881 almuerzos, casi ocho años. Claro, el almuerzo es solo una comida al día, pero aún así, eso es mucha insulina.
En cierto modo, hemos cerrado el círculo. En enero de 1922, durante una prueba clínica en la Universidad de Toronto, Leonard Thompson, de 14 años, recibió una inyección de insulina de res (bovina) extraída del páncreas del animal, lo que marcó la primera vez que se utilizó insulina para tratar la diabetes en un ser humano. No fue hasta 1998 que se suspendió la fabricación de insulina bovina en los EE. UU. (la insulina porcina o porcina se suspendió en 2006).
Los investigadores planean volver a clonar la vaca y son optimistas de que tendrán más éxito con ciclos de lactancia completos en la próxima generación. Con el tiempo esperan crear toros transgénicos para aparearse con vacas, creando terneros transgénicos que podrían usarse para establecer una manada productora de insulina especialmente diseñada.
Wheeler dice que incluso un pequeño rebaño de vacas productoras de insulina humana podría superar rápidamente los métodos de fabricación de insulina existentes y hacerlo sin la necesidad de instalaciones o infraestructura altamente técnicas.
«Con respecto a la producción masiva de insulina en la leche, se necesitarían instalaciones especializadas y de alto estado de salud para el ganado, pero no es nada fuera de lo común para nuestra industria láctea bien establecida», dijo Wheeler. «Sabemos lo que estamos haciendo con las vacas».
También se necesitaría un sistema eficiente de recolección y purificación, además de la aprobación de la FDA, antes de que las vacas transgénicas pudieran suministrar insulina a los diabéticos del mundo. Pero Wheeler confía en que no tendremos que esperar demasiado.
«Puedo ver un futuro en el que un rebaño de 100 cabezas, equivalente a una pequeña lechería de Illinois o Wisconsin, podría producir toda la insulina necesaria para el país«, dijo Wheeler. “¿Y una manada más grande? Se podría abastecer a todo el mundo en un año”.