Una vaca marrón modesta del sur de Brasil ha hecho historia como la primera vaca transgénica capaz de producir insulina humana en su leche. El avance, liderado por investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidade de São Paulo, podría marcar el comienzo de 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 del Colegio de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente (ACES) de la Universidad de Illinois. También está afiliado con el Colegio de Medicina Carle Illinois, el Colegio de Ingeniería Grainger, el Colegio de Medicina Veterinaria, el Instituto Beckman y el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica.
Wheeler es el autor principal de un nuevo estudio en la Revista de Biotecnología 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 para la proinsulina —el precursor proteico de la forma activa de la insulina— en núcleos celulares de 10 embriones de vaca. Estos fueron implantados en los úteros de vacas normales en Brasil, y nació un ternero transgénico. Gracias a la tecnología actualizada de ingeniería genética, el ADN humano fue dirigido para su expresión —el proceso mediante el cual se leen las secuencias génicas y se traducen en productos proteicos— solo en el tejido mamario.
"En los viejos tiempos, solíamos simplemente insertar ADN y esperar que se expresara donde queríamos", dijo Wheeler. "Hoy en día podemos ser mucho más estratégicos y específicos. El uso de un constructo de ADN específico para el tejido mamario significa que no hay insulina humana circulando en la sangre u otros tejidos de la vaca. También aprovecha las capacidades de la glándula mamaria para producir grandes cantidades de proteína."
Cuando la vaca alcanzó la madurez, el equipo intentó sin éxito inseminarla utilizando técnicas estándar de inseminación artificial. En cambio, estimularon su primera lactancia usando hormonas. La lactancia produjo leche, pero en una cantidad menor a la que ocurriría después de un embarazo exitoso. Aún así, se detectó proinsulina humana e insulin sorprendentemente en la leche.
"Nuestro objetivo era hacer proinsulina, purificarla a insulina y seguir adelante. Pero la vaca básicamente la procesó ella misma. Produce aproximadamente tres a uno de insulina biológicamente activa a proinsulina", dijo Wheeler. "La glándula mamaria es algo mágico."
La insulina y la proinsulina, que necesitarían ser extraídas y purificadas para su uso, se expresaron a unos pocos gramos por litro en la leche. 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.
De manera conservadora, Wheeler dice que si una vaca pudiera producir 1 gramo de insulina por litro y una vaca Holstein típica produce de 40 a 50 litros por día, eso es mucha insulina. Especialmente considerando que 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 solo un litro; las Holstein pueden producir 50 litros por día. Puedes hacer los cálculos."
El equipo planea clonar nuevamente a la vaca y tiene esperanzas de lograr un mayor éxito con el embarazo y los ciclos completos de lactancia en la próxima generación. Eventualmente, esperan crear toros transgénicos para aparearse con las hembras, creando descendencia transgénica que pueda usarse para establecer un rebaño diseñado específicamente. Wheeler dice que incluso un pequeño rebaño podría superar rápidamente los métodos existentes —levaduras y bacterias transgénicas— para producir insulina, y podría hacerlo sin tener que crear instalaciones o infraestructuras altamente técnicas.
"Con respecto a la producción en masa de insulina en leche, necesitarías instalaciones especializadas de alto estado de salud para el ganado, pero no es nada fuera de lo común para nuestra industria lechera bien establecida", dijo Wheeler. "Sabemos lo que estamos haciendo con las vacas."
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