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El avance, liderado por investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de São Paulo, podría presagiar una nueva era en la producción de insulina, eliminando algún día la escasez de medicamentos y los altos costos para las personas que viven con diabetes.
"La madre naturaleza diseñó la glándula mamaria como una fábrica para producir proteínas de manera realmente eficiente. Podemos aprovechar ese sistema para producir una proteína que puede ayudar a cientos de millones de personas en todo el mundo", dijo Matt Wheeler, profesor del Departamento de Ciencias Animales, parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, afiliado a la Facultad de Medicina Carle Illinois.
Wheeler es el autor principal de este nuevo estudio del Biotechnology Journal que describe el desarrollo de la vaca productora de insulina, un logro de prueba de concepto que podría ampliarse después de pruebas adicionales y la aprobación de la FDA.
Los colegas de Wheeler en Brasil insertaron un segmento de ADN humano que codifica la proinsulina (la proteína precursora de la forma activa de la insulina) en los núcleos celulares de 10 embriones de vaca. Estos fueron implantados en el útero de vacas normales en Brasil y nació un ternero transgénico. Gracias a la tecnología de ingeniería genética actualizada, el ADN humano fue elegido para su expresión (el proceso mediante el cual las secuencias genéticas se leen y traducen en productos proteicos) únicamente en el tejido mamario.
"En los viejos tiempos, solíamos introducir el ADN y esperar que se expresara donde queríamos", dijo Wheeler. "Podemos ser mucho más estratégicos y específicos en estos días. 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 vaca alcanzó la madurez, el equipo intentó sin éxito fecundarla utilizando técnicas estándar de inseminación artificial. En cambio, estimularon su primera lactancia usando hormonas. La lactancia produjo leche, pero en menor cantidad que la que se produciría después de un embarazo exitoso. Aún así, la proinsulina humana y, sorprendentemente, la insulina fueron detectables en la leche.
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"Nuestro objetivo era producir proinsulina, purificarla y convertirla en insulina, y partir de ahí. Pero la vaca básicamente lo procesó ella misma. Ella produce alrededor de tres a uno de insulina biológicamente activa por proinsulina", dijo Wheeler. "La glándula mamaria es algo mágico".
La insulina y la proinsulina, que debían extraerse y purificarse para su uso, se expresaban en la leche a razón de unos pocos gramos por litro. Pero debido a que la lactancia fue inducida hormonalmente y el volumen de leche fue menor de lo esperado, el equipo no puede decir exactamente cuánta insulina se produciría en una lactancia típica.
Wheeler también dice que si una vaca puede producir 1 gramo de insulina por litro y una Holstein típica produce de 40 a 50 litros por día, eso es mucha insulina. Sobre todo porque la unidad típica de insulina equivale a 0,0347 miligramos.
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"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 por día. Usted puede hacer los cálculos."
El equipo planea volver a clonar la vaca y es optimista de que lograrán un mayor éxito en la próxima generación. Con el tiempo, esperan crear toros transgénicos para aparearse con las hembras, creando descendencia transgénica que pueda usarse para establecer una manada especialmente diseñada. Wheeler dice que incluso un rebaño pequeño podría superar rápidamente los métodos existentes (levaduras y bacterias transgénicas) para producir insulina, y podría hacerlo sin tener que crear instalaciones o infraestructura altamente técnicas.
"Con respecto a la producción masiva de insulina en la leche, se necesitarían instalaciones especializadas y con un 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".
Se necesitaría un sistema eficiente para recolectar y purificar productos de insulina, así como la aprobación de la FDA, antes de que las vacas transgénicas pudieran suministrar insulina a los diabéticos del mundo. Pero Wheeler confía en que ese día llegará.
"Puedo ver un futuro en el que un rebaño de 100 cabezas, equivalente a una pequeña lechería de Illinois o Wisconsin, pueda producir toda la insulina necesaria para el país", afirmó. “¿Y una manada más grande? Se podría abastecer a todo el mundo en un año.
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