Un estudio de prueba de concepto muestra cómo se puede producir insulina humana en la leche de vaca
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Una sencilla bovina marrón del sur de Brasil ha hecho historia como la primera vaca transgénica capaz de producir insulina humana en su leche.
por la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales (ACES) de la Universidad de Illinois
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 Animales. Ciencias, parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales (ACES) de la Universidad de Illinois.
Wheeler es el autor principal de un 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. «Hoy en día podemos ser mucho más estratégicos y específicos. El uso de una construcción de ADN específica para el tejido mamario significa que no hay insulina humana circulando en la sangre de la vaca u otros tejidos. También aprovecha las capacidades 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.
«Nuestro objetivo era producir proinsulina, purificarla a insulina y partir de ahí. Pero la vaca básicamente la procesó ella misma. 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. Sin embargo, el equipo no puede decir exactamente cuánta insulina se produciría en una lactancia típica porque la lactancia fue inducida hormonalmente y el volumen de leche fue menor de lo esperado.
De manera conservadora, Wheeler dice que si una vaca pudiera 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.
«Eso significa que cada gramo equivale a 28.818 unidades de insulina», dijo Wheeler. «Y eso es sólo un litro; las razas Holstein pueden producir 50 litros por día. Se pueden hacer los cálculos».
El equipo planea volver a clonar la vaca y es optimista de que lograrán un mayor éxito con la preñez y los ciclos completos de lactancia 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».
Más información: Paulo S. Monzani et al, Producción de proinsulina humana en la leche de ganado transgénico, Biotechnology Journal (2024). DOI: 10.1002/biot.202300307
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