100 años desde el aislamiento de la insulina

Rubén Megía González

Hace nada más y nada menos que 100 años, Frederick Grant Banting, Charles Best, James Collip y John James Richard Macleod aislaron por primera vez una molécula que salvaría millones de vidas. En concreto, estos investigadores consiguieron obtener insulina, una hormona que regula el metabolismo en nuestro organismo. ¿Quieres saber más sobre esta molécula tan particular y sus funciones? ¡Sigue leyendo!

¿Qué es la insulina y cuál es su papel en nuestro organismo?

La insulina es una hormona de composición proteica que secretan las células beta del páncreas. El encargado de codificar las instrucciones para sintetizar la proteína precursora de la insulina es el gen INS, localizado en el cromosoma 11 humano. Este gen codifica para una proteína llamada proinsulina, que es la precursora de la insulina. Para que la proinsulina pueda convertirse en insulina, es necesario que sufra ciertas modificaciones en el aparato de Golgi de las células beta.

Las funciones de la insulina son muy variadas, pero todas responden a un mismo objetivo. A grandes rasgos, este compuesto promueve que la glucosa que adquirimos de los alimentos se transporte de la sangre a nuestras células, donde es utilizada como “combustible”. La insulina, además, induce la movilización de la glucosa hacia nuestras células hepáticas y musculares, donde se acumula como reserva en forma de glucógeno.

Cuando la función de la insulina se ve menguada, la glucosa obtenida de los alimentos se acumula en la sangre, lo que se conoce como hiperglucemia. Si esto se mantiene durante el tiempo, nos encontramos ante una enfermedad conocida como diabetes mellitus.

¿Qué es la diabetes mellitus?

La diabetes mellitus, normalmente conocida como diabetes simplemente, es un trastorno metabólico cuya principal característica es la hiperglucemia crónica. Las personas con diabetes pueden desarrollar también problemas con el metabolismo de lípidos y proteínas entre otras cosas.

Los síntomas principales de la diabetes son el aumento del volumen de orina (poliuria), del  apetito (polifagia) y de la sed (polidipsia, acompañados de una pérdida de peso inusual. Además de estos síntomas, es posible que la persona afectada experimente cansancio, dolor de cabeza y mareos.

Existen varios tipos de diabetes, dependiendo de su origen:

Diabetes mellitus tipo 1: los pacientes con diabetes de tipo 1 sufren una deficiencia absoluta en la producción de insulina. Esto normalmente es debido a un trastorno autoinmune, en el que el sistema inmunitario del paciente ataca y elimina sus células beta. Existen diferentes factores que pueden favorecer la aparición de este tipo de diabetes, como ciertas variantes genéticas o algunas infecciones víricas. La diabetes tipo 1 representa entre un 5% y un 10% de todos los casos de diabetes y suele manifestarse en la infancia o la adolescencia.

Diabetes mellitus tipo 2: Este tipo de diabetes es producido por un defecto progresivo en la producción de insulina por parte de las células beta y un aumento en la resistencia periférica a la insulina. Normalmente es resultado de la combinación de factores de riesgo genéticos (variantes de riesgo asociadas a diabetes) y ambientales (sobrepeso, sedentarismo, dieta, etc). Este tipo de diabetes representa entre el 90% y el 95% de los casos de diabetes

Diabetes mellitus gestacional: En ocasiones, durante el segundo o tercer trimestre de embarazo, es posible que una mujer experimente diabetes de tipo gestacional. Normalmente este tipo de diabetes es temporal y suele solucionarse tras el parto.

Diabetes mellitus producida por otras causas: Existen algunos tipos de diabetes que no se corresponden a ninguna de las 3 clasificaciones anteriores. Es el caso de la diabetes causada por defectos genéticos en la función de las células beta o en la acción de la insulina, como en la diabetes tipo MODY. Otros casos que se salen de la clasificación típica de la diabetes son causados por infecciones, fármacos o endocrinopatías.

La diabetes, una enfermedad presente en la Historia

Los primeros diagnósticos de diabetes mellitus datan de alrededor del año 1500 a.C. Durante esta época, los antiguos egipcios se dieron cuenta que ciertas personas, en algún momento de sus vidas, comenzaban a perder peso de forma inesperada y orinaban mucho más. Mucho tiempo después, en el Siglo I d.C., el médico griego Areteo de Capadocia, dio a esta afección el nombre de diabetes, que en griego significa “correr a través”. Areteo puso este nombre a la enfermedad por uno de sus distintivos síntomas, la poliuria.

A partir del siglo V, diferentes médicos de Asia comenzaron a relacionar la aparición de la diabetes con el sabor dulce en la orina. Sin embargo, esta asociación no llegó a Europa hasta el Siglo XVI. En ese entonces todavía no se conocían las causas de la diabetes y, dado que uno de los síntomas principales es la poliuria, se achacaba a problemas en los riñones. Esto fue así hasta el siglo XVIII, cuando el médico inglés Thomas Cawley, realizando una necropsia observó cálculos y signos de daño en el páncreas de una persona con diabetes.

En el siglo XX ya se conocían muchos de los factores ambientales relacionados con la diabetes, como la obesidad y el sedentarismo, pero todavía no se conocía la causa exacta de la enfermedad. A principios de ese mismo siglo, el patólogo norteamericano Eugene Opie encontró relación ente el desarrollo de la diabetes y unas estructuras pancreáticas llamadas “islotes pancreáticos”. Poco después, en 1910, el fisiólogo inglés Edward Albert Sharpey-Schafer planteó la hipótesis de que la diabetes era el resultado de la deficiencia de un producto químico que se producía en los islotes pancreáticos. Denominó a este compuesto “insulina”, del latín insula, en referencia a los islotes pancreáticos.

El descubrimiento de la insulina y su utilización como tratamiento

El 30 de julio de 1921, los investigadores canadienses Frederick Grant Banting, Charles Best y James Collip y el británico John James Rickard Macleod consiguieron aislar, por primera vez, insulina canina. Banting y su equipo utilizaron la insulina obtenida para tratar a un perro con diabetes. El aislamiento de la insulina les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1923 a Banting y a Macleod.

El aislamiento de la insulina supuso un antes y un después para los enfermos de diabetes. Tanto es así que en 1922 se trató, por primera vez, a un paciente diabético con insulina purificada. Solo un año después la insulina de origen porcino comenzó a comercializarse como tratamiento para la diabetes. ¡Todo un avance!

Durante años, los médicos recetaron la insulina de origen porcino para tratar la diabetes. Sin embargo, esta insulina no era tan fácil de obtener, ya que se tenía que extraer directamente de los páncreas del ganado. Además, en algunos casos causaba reacciones alérgicas. La solución a este problema llegó en 1978, cuando un grupo de investigadores logró clonar el gen de la insulina humana en bacterias mediante ingeniería genética. Se trataba del primer producto farmacéutico obtenido a partir de ADN recombinante en todo el mundo. Gracias a este avance, ahora somos capaces de obtener grandes cantidades de insulina humana.

La insulina en la actualidad

Actualmente, la insulina se continúa fabricando en tanques de bacterias recombinantes. Para ello, en primer lugar se introduce el gen de la insulina humana en plásmidos bacterianos, unas estructuras circulares de ADN que se encuentran de forma natural en algunas bacterias. Los plásmidos recombinantes se introducen en las bacterias, normalmente E. coli, y estas comienzan a multiplicarse. Al multiplicarse, lo que obtenemos son más bacterias con el gen de la insulina humana, que serán capaces de generar más insulina.

Una vez las bacterias se han reproducido lo suficiente, se les agrega un inductor al tanque, que activa el gen de la insulina humana. Esto provoca que las bacterias comiencen a sintetizar insulina en grandes cantidades. Una vez se ha conseguido la insulina, se eliminan las bacterias del tanque y se aísla la insulina, para evitar cualquier tipo de reacción tóxica.

Imagen 1: Tanque de bacterias recombinantes con el gen de la insulina humana. Imagen 2: Tras añadir el inductor, las bacterias del tanque comienzan a sintetizar insulina en el interior celular. Imagen 3: Se eliminan las bacterias. Todos sus componentes celulares, así como la insulina, quedan flotando. Más tarde, se aíslará la insulina de esta mezcla.

Hoy en día existen diferentes tipos de insulina, que sirven como tratamiento para la diabetes. Estas variantes de la insulina tienen diferentes tiempos de acción. Algunos ejemplos son la insulina de acción rápida, que comienza a hacer efecto en 15 minutos, la insulina de acción intermedia, cuyo efecto comienza entre 2 y 4 horas tras su inyección, o la insulina de acción prolongada, que permanece 24 horas en el torrente sanguíneo.

El futuro de la insulina

Podríais pensar que hemos llegado a un “tope” en el desarrollo del tratamiento de la diabetes y de la síntesis de insulina, pero nada más lejos de la realidad. Actualmente existen diferentes equipos de investigadores que están trabajando por mejorar el tratamiento de la diabetes mellitus.

Una de las aproximaciones más interesantes es el desarrollo de insulina oral. Actualmente la insulina se debe inyectar directamente varias veces al día, algo que no es muy agradable para el paciente. El desarrollo de una insulina capaz de administrarse por vía oral puede mejorar muchísimo el tratamiento de la diabetes, haciendo mucho más fácil la administración de la insulina.

Otro ejemplo es el desarrollo de “insulina inteligente” sensible a los niveles de glucosa en sangre. Con este tipo de insulina, un paciente diabético podría administrarse únicamente una inyección cada 24 horas y sería suficiente para regular sus niveles de glucosa durante todo el día. La “insulina inteligente” se activaría cuando los niveles de glucosa fuesen lo suficientemente altos y se desactivaría cuando llegasen a niveles normales. 

Los parches de insulina son otra de las grandes apuestas de este siglo para el tratamiento de la diabetes. El funcionamiento de este tipo de tratamientos es sencillo. El parche adhesivo analiza el nivel de azúcar en la sangre del paciente y, si sus niveles son altos, administra insulina a través de unas pequeñas agujas. En el momento en el que los niveles vuelven a la normalidad, el parche deja de administrar insulina al paciente.. 

Uno de los avances más importantes del pasado 2020 es el desarrollo de implantes capaces de generar insulina. Estos implantes, que todavía se encuentran en investigación (y, por tanto, no están comercializados), serían capaces de liberar insulina al ser activados de forma inalámbrica, permitiendo al paciente regular sus niveles de azúcar en sangre.

 

Enlaces de interés:

https://beyondtype1.org/all-about-insulin/

https://es.beyondtype1.org/insulina-pasado-presente-y-futuro/

https://www.nature.com/immersive/d42859-021-00002-5/index.html

https://info.cell.com/en/insulin-the-next-100-years

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

🧬 SEMANA DEL ARN | 75% DTO en todos nuestros cursos
Ver cursos
close-image