Insulina a tutiplén

Bienvenidos una semana más a CienciAdictos. Tras la gran aceptación de la primera entrada, hoy nos disponemos a explicar la producción a gran escala de proteínas, poniendo como ejemplo a la hormona insulina, que se utiliza con fines terapéuticos. Este proceso es extrapolable a casi cualquier proteína con otros fines como, por ejemplo, en cosmética.

Centrémonos en nuestro ejemplo, ¿qué es y para qué queremos producir insulina? La insulina es una hormona que está implicada en la absorción de glucosa por el organismo. La deficiencia en esta hormona por unos u otros motivos provoca la enfermedad conocida como diabetes mellitus, más conocida como diabetes. Existen dos tipos principales de diabetes:

• Tipo I: se debe a la destrucción de las células del páncreas que secretan insulina.
• Tipo II: se debe a una resistencia a insulina que al final acaba provocando que no se secrete. 

La producción de insulina a gran escala está dirigida hacia los pacientes de tipo I, pues los de tipo II son resistentes a ella. Usándola como tratamiento, conseguimos que no se manifiesten los síntomas.

Tras esta “breve” introducción y sin más preámbulos vamos a presentar el proceso en sí. Antaño, la insulina se obtenía a partir de extractos de páncreas de animales, pero en la actualidad, ¡tenemos bacterias que producen insulina humana! ¿Cómo puede ser esto posible?

Necesitaremos el gen de la insulina humana, plásmidos, enzimas de restricción, ADN ligasa y bacterias en las que realizar el proceso, además de otros elementos que usaremos para seleccionar las bacterias en las que dicho proceso ha tenido éxito. Todo esto te sonará a chino, pero tranquilo/a, lo iremos explicando.

Los plásmidos son pequeñas secuencias circulares adicionales de ADN presentes en las bacterias -además de su ADN genómico - y a partir de ellos, éstas pueden sintetizar (producir) proteínas. Para iniciar este proceso, utilizamos enzimas especiales que cortan en sitios específicos en los plásmidos. Son las enzimas de restricción que, para entendernos, son como unas tijeras moleculares un poco especiales; su particularidad es que cada una corta de una manera concreta, es decir, en una secuencia de ADN determinada. Así, si utilizamos una enzima de restricción para cortar el plásmido bacteriano y luego volvemos a usar esta misma para cortar el gen que nos interesa, la insulina, se crearán cortes que podrán emparejar entre ellos formando un enlace temporal (como cuando montamos un puzzle) que se “asegurará” gracias a otra enzima diferente, la ADN ligasa (que viene siendo algo así como un soldador). Podremos de esta forma introducir el gen que nos interesa (insulina humana) en plásmidos que luego introduciremos en las bacterias. A estas “construcciones” se les denomina científicamente como plásmidos recombinantes.

Proceso de producción de insulina humana.

Ahora, necesitamos introducir estos plásmidos en las bacterias, que no ocurre por arte de magia. Para ello, en el laboratorio usamos una serie de magias bioquímicas (sí, nos encanta la brujería) que modifican las membranas de las bacterias temporalmente permitiendo la entrada de los plásmidos.

Bien. Hasta aquí todo parece muy bonito, pero ¿cómo sabemos si han entrado estos plásmidos que hemos creado? ¡Que no cunda el pánico! Todo tiene una solución y para ello, recurrimos a lo más fundamental en la naturaleza: la supervivencia del más fuerte, que en nuestro caso será aquel que consiga sobrevivir a antibióticos. Para ello, el plásmido recombinante incluye un gen de resistencia a ampicilina (Amp), un antibiótico que añadimos al medio, de forma que las bacterias que porten dicho plásmido sobrevivirán y aquellas que no, muy a nuestro pesar, morirán.

¿Está todo (o algo) claro de momento? Pues vamos a oscurecerlo un poco más añadiendo otro “problemilla técnico”: ¿cómo sabemos si el gen de interés está incluido en el plásmido? Gracias al gen lacZ (menudo nombre ¿verdad?), un gen cuyo producto da una coloración azul a la bacteria. Vale, bien, pero ahora viene la parte confusa. La enzima de restricción que se usa al inicio del proceso cortará en alguna parte de este gen, de modo que cuando se ligue el gen de interés interrumpirá a lacZ, nos lo cargamos. Entonces, si vemos de color azul a la bacteria, significa que no está interrumpido o, lo que es lo mismo, que no ha entrado nuestro gen. Por otro lado, si nuestro gen ha entrado se verá de un color blanquecino (indicadas en la fotografía).

Después de tantas vueltas, estas bacterias blancas son las que producirán insulina en grandes cantidades, serán nuestras pequeñas y potentes fábricas vivientes. 

Eso sí, ¡no te alarmes si estás pensando que lo que se inyectan son bacterias! Tras la producción, se procede a la exhaustiva purificación de la insulina que la deja “limpia” y libre de genes bacterianos para su uso terapéutico.

Esperamos que hayas aprendido mucho sobre estas asombrosas fábricas microscópicas y no te olvides de que la semana que viene toca más.

¿Un adelanto? El uso de CHAPERONAS MOLECULARES en terapias.

Suena bien, ¿eh? ¡Hasta la semana que viene!

Referencias

Producción de insulina a partir de organismos bacterianos: Revisión bibliográfica para la técnica molecular. Onésimo Dios de la Cruz. División Académica de Ciencias Biológicas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco.

Imágenes obtenidas desde Google.