Producción de insulina mediante fermentación de bacterias

El centro de Biología Molecular Severo Ochoa, que consta de importantes especialistas, trabaja con múltiples departamentos relacionados con la investigación de la biología, entre ellos la fermentación de bacterias, virología, inmunología…En este caso trataremos el tema de cómo se obtiene la insulina de laboratorio, tratamiento para los 280 millones de personas diabéticas en todo el mundo.

 La diabetes es una enfermedad producida por una destrucción originada por las propias células autoinmunes, que degradan las células betas de los islotes de Langerhans, parte endocrina del páncreas encargada de fabricar insulina. La diabetes mellitus tipo I, tiene su origen en la genética, debido a un acortamiento del brazo del cromosoma 6, encargado del sistema autoinmune.

La insulina fue descubierta por Frederick Grant Banting y Charles H.Best en el verano de 1921, extrayendo por primera vez la insulina del tejido pancreático de perros. Posteriormente la insulina se obtuvo a partir de páncreas de cerdos o vacas por su compatibilidad con la insulina humana, variando en un aminoácido, lo que produce frecuentes reacciones dañinas.

En 1982 se aprobó la insulina obtenida de ingeniería genética. Aunque la insulina actualmente se extrae de bacterias y levaduras y no produce ninguna reacción. Para conseguir la obtención de esta hormona es necesario que los genes humanos se expresen en la bacteria, y esto se consigue en grandes tanques de fermentación de leadura a -80 º C, procedimiento que aporta los nutrientes para generar la mayor producción de insulina. (Un pequeño frasco con 0.5 ml de levadura genera insulina para tratar a medio millón de diabéticos durante un año).

Se necesita obtener el gen mediante síntesis de la insulina humana, aislar el gen en un vehículo de transporte, e introducir el gen en el organismo receptor mediante la bacteria Escherichia coli. La explicación de por qué se usa esta bacteria común y no otra radica en el gran conocimiento de su genoma y el ser una bacteria fácil de tratar.

 La obtención de insulina se obtiene mediante un complejo proceso a través de una máquina de secuenciación de aminoácidos que sintetiza el ADN. Los tanques de fermentación crecen la bacteria y su número. Además se necesita instrumentos para separar y purificar el ADN como una máquina de centrifugación.

La insulina está formada por dos cadenas unidas mediante enlances de aminoácidos, la A, con 21 aminoácidos y la B, con 30. .Antes de producir una proteína de la insulina activa se produce preproinsulina, proteína con la cadena A y B juntas con una cadena en el medio que las une. La fermentación se utiliza para producir proinsulina, después, la unión de las cadenas se rompe mediante una enzima, purificando la insulina resultante, siendo de un 99% activa. Esta insulina resultante es un análogo de la insulina humana, molécula con grandes similitudes, intentando copiar su estructura, engañando así a las células.  La insulina, de vía subcutánea, pasa la sangre siendo absorbida junto a la glucosa por las células para producir energía.

Existen diferentes tipos de insulina, ultrarrápidas, con una duración de 3 horas, rápidas, duración de 6-8 horas, regular, de 12 horas y lentas de 24 horas. La molécula de insulina es modificada, uniéndose a cristales para relentizar su absorción, o rompiendo enlaces para acelerarla.

Para que los pacientes tratados con insulina no sientan dolor al inyectarse el medicamento, es tratado con una mezcla de ingredientes activos con varias sustancias en agua estéril con una cantidad específica.

Diana M. M.