La Historia de la Diabetes
La enfermedad de la Diabetes no es nueva, el arqueólogo y
novelista alemán George
Ebers encontró un registro grabado sobre papiro en
Egipto en una de sus investigaciones en 1873, cerca de las ruinas de Luxor, se
estima que el papiro tiene una antigüedad aproximada de 1,500 años antes de
Cristo (Siglo XV A.C), el cual puedes encontrarlo actualmente en la Biblioteca
de la Universidad de Leipzig, Alemania. En el papiro está escrito todo lo que
creían saber sobre medicina en aquél entonces.
Entre sus escrituras, hay una enfermedad que parece
corresponder a la Diabetes.
En el siglo II después de Cristo, Areto
de Capadocia, dio por primera ves el nombre de
"diabetes" a la enfermedad, que en griego significa “sifón”,
haciendo referencia al síntoma más llamativo que es la eliminación constante de
agua por el riñón, queriendo él decir que los líquidos entraban y salían del
organismo del diabético sin darse cuenta.
Posteriormente, es hasta el siglo XI después de
Cristo que Avicena habla claramente sobre esta afección en su famoso Canon de
Medicina.
Llega
el Renacimiento y el siglo XVI
Empiezan descubrimientos médicos principalmente en Europa
Alrededor del Siglo XVI, Tomás
Willis realizó una pérdida descripción sobre la enfermedad
quedando desde entonces reconocida por los síntomas como entidad clínica.
Willis hizo una referencia al sabor dulce de la orina, y le dio nombre a la
enfermedad como “Diabetes mellitus”
Theophrastus
Bombast von Hohenheim también conocido como Paracelso (1491-1541) redactó que la orina de
los pacientes diabéticos contenía una sustancia fuera de lo normal que quedaba
como residuo de color blanco al evaporar la orina, creyendo que se trataba
de sal y atribuyendo la diabetes a una deposición de ésta sobre los
riñones causando la poliuria y la sed de estos enfermos.
Mathew
Dobson (1732-1784)
médico de Liverpool realizó estudios en grupos de pacientes por primera vez.
Después de tratar un pequeño grupo de pacientes. Dobson descubrió que éstos
pacientes tenían azúcar en la orina y en la sangre, y describió los síntomas de
la diabetes.
Dobson pensaba que el
azúcar se formaba en la sangre por algún defecto de la digestión limitándose
los riñones a eliminar el exceso de azúcar. En 1775 Dobson identificó la
presencia de glucosa en la orina. La primera observación en un diabético fue
realizada por Cawley y publicada en el "London Medical Journal" en
1788.
Años más tarde otro médico inglés, John
Rollo publicó sus observaciones sobre dos casos diabéticos
describiendo muchos de los síntomas y olor a acetona y proponiendo una dieta
pobre en hidratos de carbono y rica en carne, con complementos a base de
antimonio, opio y digital. Con esta dieta anorética Rollo observó que se
reducía el azúcar en la sangre y consiguió una mejora de la sintomatología en
algunos casos. Fue el primero en acuñar el término de diabetes mellitus para
diferenciar la enfermedad de otras formas de poliuria. También es de esta época
la observación de Thomas Cawley en 1788 de que la diabetes mellitus tenía su
origen en el páncreas, "por ejemplo por la formación de un cálculo".
Empiezan descubrimientos médicos principalmente en Europa
Alrededor del Siglo XVI, Tomás
Willis realizó una pérdida descripción sobre la enfermedad
quedando desde entonces reconocida por los síntomas como entidad clínica.
Willis hizo una referencia al sabor dulce de la orina, y le dio nombre a la
enfermedad como “Diabetes mellitus”
Theophrastus
Bombast von Hohenheim también conocido como Paracelso (1491-1541) redactó que la orina de
los pacientes diabéticos contenía una sustancia fuera de lo normal que quedaba
como residuo de color blanco al evaporar la orina, creyendo que se trataba
de sal y atribuyendo la diabetes a una deposición de ésta sobre los
riñones causando la poliuria y la sed de estos enfermos.
Mathew
Dobson (1732-1784)
médico de Liverpool realizó estudios en grupos de pacientes por primera vez.
Después de tratar un pequeño grupo de pacientes. Dobson descubrió que éstos
pacientes tenían azúcar en la orina y en la sangre, y describió los síntomas de
la diabetes.
Dobson pensaba que el
azúcar se formaba en la sangre por algún defecto de la digestión limitándose
los riñones a eliminar el exceso de azúcar. En 1775 Dobson identificó la
presencia de glucosa en la orina. La primera observación en un diabético fue
realizada por Cawley y publicada en el "London Medical Journal" en
1788.
Años más tarde otro médico inglés, John
Rollo publicó sus observaciones sobre dos casos diabéticos
describiendo muchos de los síntomas y olor a acetona y proponiendo una dieta
pobre en hidratos de carbono y rica en carne, con complementos a base de
antimonio, opio y digital. Con esta dieta anorética Rollo observó que se
reducía el azúcar en la sangre y consiguió una mejora de la sintomatología en
algunos casos. Fue el primero en acuñar el término de diabetes mellitus para
diferenciar la enfermedad de otras formas de poliuria. También es de esta época
la observación de Thomas Cawley en 1788 de que la diabetes mellitus tenía su
origen en el páncreas, "por ejemplo por la formación de un cálculo".
SIGLO XIX
En la segunda mitad del siglo XIX el gran
clínico francés Bouchardat señaló
la importancia de la obesidad y de la vida sedentaria en el origen de la
diabetes y marco las normas para el tratamiento dietético, basándolo en la
restricción de los glúcidos y en el bajo valor calórico de la dieta. Los
trabajos clínicos anatomopatológicos adquirieron gran importancia a fines del
siglo pasado, en manos de Frerichs, Cantani, Naunyn, Lanceraux, etc. Y
culminaron con las experiencias de pancreatectomía en el perro, realizadas por
Mering y Minskowski en 1889.
La búsqueda de la presunta hormona
producida, por las células descritas en el páncreas, en 1869, por Langerhans,
se inició de inmediato.
Hedon, Gley, Laguesse y Sabolev estuvieron
muy cerca del ansiado triunfo, pero éste correspondió, en 1921, a los jóvenes
canadienses Banting y Best, quienes consiguieron
aislar la insulina y demostrar su efecto hipoglucemiante. Este descubrimiento
significó una de las más grandes conquistas médicas del siglo XX, porque
transformó el porvenir y la vida de lo diabéticos y abrió amplios horizontes en
el campo experimental y biológico para el estudio de la diabetes y del
metabolismo de los glúcidos.
La era de la racionalidad que se inició en
Francia con la revolución francesa y continuó a lo largo del siglo XIX, con el
comienzo de una ciencia experimental, permitió que se consiguieran más avances
en medicina de los que se habían conseguido en todos los siglos anteriores.
Una de las mayores figuras fue el
fisiólogo francés Claude
Bernard (1813-1878) que realizó importantes descubrimientos
incluyendo la observación de que el azúcar que aparece en la orina de los
diabéticos había estado almacenado en el hígado en forma de glucógeno. También
demostró que el sistema nervioso central estaba implicado en el control de la
glucosa al inducir una glucemia transitoria en el conejo consciente estimulando
la médula. También realizó numerosos experimentos con el páncreas desarrollando
el modelo de ligadura del conducto pancreático y aunque el no llegó a atribuir
a este órgano un papel endocrino, permitió a otros demostrar que con esta
técnica se inducía la degeneración del páncreas exócrino manteniendo intacta la
función endocrina.
Las funciones del páncreas como glándula
capaz de reducir los niveles de glucosa en sangre comenzaron a aclararse en la
segunda mitad del siglo XIX.
En 1889, Oskar
Minkowski y Josef von
Mering, tratando de averiguar si el páncreas era necesario para la
vida, pancreatectomizaron un perro. Después de la operación ambos
investigadores observaron que el perro mostraba todos los síntomas de una
severa diabetes, con poliuria, sed insaciable e híper fatiga. Minkowski
observó, asimismo, hiperglucemia y glucosuria. De esta manera quedó demostrado
que el páncreas era necesario para regular los niveles de glucosa y estimuló a
muchos investigadores a tratar de aislar del páncreas un principio activo como
un posible tratamiento de la enfermedad.
Por otra parte, ya en 1869 un joven médico
berlinés, Paul
Langerhans mientras trabajaba en su tesis doctoral, había
observado unos racimos de células pancreáticas bien diferenciadas de las demás
y que podían ser separadas de los tejidos de los alrededores. Langerhans, que
entonces tenía 22 años, se limitó a describir estas células sin entrar a tratar
de averiguar cual era su función.
Hubo que esperar hasta 1893, fecha en la
que un médico belga, Edouard
Laguesse, sugirió que estos racimos de células, que el había llamado,
"islotes de Lagerhans" constituían la parte exocrina del páncreas.
Sus ideas fueron continuadas por Jean de Meyer quien denominó
"insulina" a la sustancia procedente de los ¡slotes(en latín islote
se denomina "insulia") que debía poseer una actividad hipoglucemiante
pero que todavía era hipotética.
En los últimos años del siglo XIX y los
primeros del XX, se realizaron grandes esfuerzos para aislar la insulina. Uno
de los primeros investigadores en obtener resultados fue el alemán Georg
Zuelger quién obtuvo una serie de extractos pancreáticos que eran
capaces de reducir los síntomas de diabetes en un perro previamente
pancreatectomizado. Zuelger publicó sus resultados en 1907 e incluso patentó su
extracto ("Acomatol"). Sin embargo, los graves efectos tóxicos que
producía hicieron que renunciase a seguir sus experimentaciones.
El médico rumano Nicolae
Paulescu también preparó
un extracto a partir de páncreas congelados de perro y buey y demostró que
los mismos eran capaces de
revertir la hiperglucemia. De hecho, uno de los extractos preparados por
Paulesco era tan potente, que uno de los perros tratados murió debido a la
hipoglucemia. Debido a la primera Guerra Mundial, las observaciones de Paulesco
sobre los efectos de su "pancreatina" no fueron publicadas hasta
1921. lo mismo que en el caso de Zuelger, los efectos tóxicos de los extraídos
excluían cualquier posibilidad de administración terapeutica.
En el año 1909 los doctores Augusto
Pi Suñer y Ramón
Turró publicaron los primeros trabajos experimentales de diabetes
que no difieren uno del otro de las investigaciones que en el momento se hacían
sobre la enfermedad; el trabajo se refiere a dos escritos: "La diabetes
experimental" y "La dieta de los diabéticos" que aparecen en el
año 1909 en Isa revistas de Ciencias Médicas de Cataluña, los autores ponen de
manifiesto los mecanismos de regulación de la glicemia, que en determinadas
condiciones, el simpático y las catecolaminas de la médula suprarrenal entran
en juego. Según los autores, la elevación de la glicemia se debe a la actuación
de las hormonas de la médula suprarrenal y a la ejercida por las catecolaminas
de la terminal sináptica.
A pesar de que teóricamente estaba próximo
a resolver el problema de la diabetes, la verdad es que hasta la década de los
20, los diabéticos tenían pocas posibilidades de sobrevivir. Las dietas
anoréxicas promovidas por el diabetólogo bostoniano Frederick
Madison Allen, sólo conseguían prolongar pocos meses de vida. Los
tratamientos existentes en poco diferian de los propuestos por Arateus, casi
200 años antes.
Otros descubrimientos relacionados con la
diabetes también tuvieron lugar en la mitad del siglo, XIX.
William
Prout (1785-1859),
asoció el coma a la diabetes; el oftalmólogo americano Henry Drury Noyes, observó que los diabéticos padecian de
una forma de retinitis y Kussmaul (1822-1902), descubrió la
cetoacidosis.
Frederick
Sanger utilizó
tres herramientas para conseguir armar el rompecabezas: la utilización de un
marcador especial que se une a los grupos NH2 libres; la hidrólisis fraccionada
y la cromatografía en capa fina. El marcador empleado por Sanger fue el DNP
(dinitrofenol) que se une al NH2 terminal y resiste la hidrólisis. De esta
manera, fraccionando la molécula de insulina en diferentes peptidos, marcando
estos con DNP y produciendo la hidrólisis fraccionado y total de estos péptidos
para identificar los animoácidos.
En primer lugar, Sanger consiguió
fraccionar la molécula de insulina en sus dos cadenas. Para ello, aprovechó el
hecho de que los puentes disulfuro entre las mismas se pueden romper
selectivamente por oxidación con ácido perfórmico. Después Sanger separó ambas
cadenas por electroforesis. Demostró que una cadena se iniciaba con glicocola,
mientras que la segunda se iniciaba por fenilalanina.
Sanger se concentró inicialmente sobre la
cadena de glicocola. Sometiendo la cadena a hidrólisis parcial, marcando los
fragmentos peptídicos con DNP, separando los mismos y analizándolos en busca de
secuencia iguales en los diferentes fragmentos, Sanger y sus ayudantes
demostraron que la secuencia inicial de la cadena de glicocola era:
Glicocola-isoleucina-valina-ácido glutámico-ácido glutamico
Procediendo de esta manera, Sanger llegó a
conocer las secuencia completa de la cadena de glicocola. La cadena de
fenilanina, con 30 aminoácidos era, con gran diferencia, el polipéptido más
completo cuyo análisis no se había intentado jamás. Sanger abordó el problema
empleando la misma técnica que la utilizaba para la cadena de glicocola, pero
además, empleó enzimas proteolíticas que cortan los polipéptidos de forma
selectiva.
En un año de trabajo, Sanger consiguió
identificar y situar los aminoácidos de la cadena de fenilalanina. Tampoco fue
fácil averiguar como se situaban los puentes disulfuro entre las dos cadenas.
Sin embargo, Sanger y sus colaboradores encontraron la forma de hidrolizar las
cadenas manteniendo intactos estos puentes. El análisis de los aminoácidos
unidos a los puentes permitió, en último término llegar a la estructura de la
insulina. Por esta magnífica proeza, Sanger recibió el premio Nobel de medicina
en 1955. Se necesitaron 12 años más para descubrir que la insulina se excreta y
se almacena como proinsulina, inactiva, que se escinde a insulina activa con
sus cadenas y a un resto llamado péptido C y hasta la década de los 70 no se
conoció con exactitud su estructura tridimensional.
Simultáneamente a los avances obtenidos en
la dilucidación de la estructura 3 D de la insulina y de su biosíntesis en los
mamíferos, los biólogos moleculares aislaban los genes responsables de la
producción del proinsulina (Villa Komaroff, L. Y col. 1978) y pronto la
industria farmacéutica vislumbró la posibilidad de obtener insulina humana por
clonación de genes en bacterias.
La insulina humana ha sido el primer
producto comercial de la clonación de genes y su éxito ha sido debido al
pequeño tamaño de la molécula que hizo posible la síntesis de un gen.
La estrategia seguida para la producción
de insulina humana recombinante fue la siguiente: En primer lugar, se
sintetizaron químicamente la cadenas de ADN con las secuencias correspondientes
a las cadenas de glicocola y fenilalanina, siendo necesarios 63 nucleótidos
para la primera y 90 para la segunda más un triplete para señalar el fin de la
traducción. Además, para facilitar la separación de los productos sintetizados,
se añadió a cada gen el triplete correspondiente a la metionina.
Los genes sintéticos A y B se insertaron
por separado en el gen bacteriano responsable de la p-galactosidasa y presente
en un plásmido. Los plásmidos recombinantes se introdujeron en E. coli donde se
multiplicaron, fabricando un ARNm que tradujo una proteína quimérica, en la que
una parte de la secuencia de la b-galactosidasa estaba unida por una metionina
a la cadena de glicocola o de fenilalanina de la insulina. Como ninguna de las
cadenas de insulina contiene metionina, esto se aprovechó para separar las
cadenas de la insulina del resto de proteína quimérica rompiéndola con bromuro
de cianógeno que destruye la metionina. Después de purificadas, las cadenas se
unieron mediante una reacción que forma puentes desulfuro.
En la segunda mitad del siglo XIX el gran
clínico francés Bouchardat señaló
la importancia de la obesidad y de la vida sedentaria en el origen de la
diabetes y marco las normas para el tratamiento dietético, basándolo en la
restricción de los glúcidos y en el bajo valor calórico de la dieta. Los
trabajos clínicos anatomopatológicos adquirieron gran importancia a fines del
siglo pasado, en manos de Frerichs, Cantani, Naunyn, Lanceraux, etc. Y
culminaron con las experiencias de pancreatectomía en el perro, realizadas por
Mering y Minskowski en 1889.
La búsqueda de la presunta hormona
producida, por las células descritas en el páncreas, en 1869, por Langerhans,
se inició de inmediato.
Hedon, Gley, Laguesse y Sabolev estuvieron
muy cerca del ansiado triunfo, pero éste correspondió, en 1921, a los jóvenes
canadienses Banting y Best, quienes consiguieron
aislar la insulina y demostrar su efecto hipoglucemiante. Este descubrimiento
significó una de las más grandes conquistas médicas del siglo XX, porque
transformó el porvenir y la vida de lo diabéticos y abrió amplios horizontes en
el campo experimental y biológico para el estudio de la diabetes y del
metabolismo de los glúcidos.
La era de la racionalidad que se inició en
Francia con la revolución francesa y continuó a lo largo del siglo XIX, con el
comienzo de una ciencia experimental, permitió que se consiguieran más avances
en medicina de los que se habían conseguido en todos los siglos anteriores.
Una de las mayores figuras fue el
fisiólogo francés Claude
Bernard (1813-1878) que realizó importantes descubrimientos
incluyendo la observación de que el azúcar que aparece en la orina de los
diabéticos había estado almacenado en el hígado en forma de glucógeno. También
demostró que el sistema nervioso central estaba implicado en el control de la
glucosa al inducir una glucemia transitoria en el conejo consciente estimulando
la médula. También realizó numerosos experimentos con el páncreas desarrollando
el modelo de ligadura del conducto pancreático y aunque el no llegó a atribuir
a este órgano un papel endocrino, permitió a otros demostrar que con esta
técnica se inducía la degeneración del páncreas exócrino manteniendo intacta la
función endocrina.
Las funciones del páncreas como glándula
capaz de reducir los niveles de glucosa en sangre comenzaron a aclararse en la
segunda mitad del siglo XIX.
En 1889, Oskar
Minkowski y Josef von
Mering, tratando de averiguar si el páncreas era necesario para la
vida, pancreatectomizaron un perro. Después de la operación ambos
investigadores observaron que el perro mostraba todos los síntomas de una
severa diabetes, con poliuria, sed insaciable e híper fatiga. Minkowski
observó, asimismo, hiperglucemia y glucosuria. De esta manera quedó demostrado
que el páncreas era necesario para regular los niveles de glucosa y estimuló a
muchos investigadores a tratar de aislar del páncreas un principio activo como
un posible tratamiento de la enfermedad.
Por otra parte, ya en 1869 un joven médico
berlinés, Paul
Langerhans mientras trabajaba en su tesis doctoral, había
observado unos racimos de células pancreáticas bien diferenciadas de las demás
y que podían ser separadas de los tejidos de los alrededores. Langerhans, que
entonces tenía 22 años, se limitó a describir estas células sin entrar a tratar
de averiguar cual era su función.
Hubo que esperar hasta 1893, fecha en la
que un médico belga, Edouard
Laguesse, sugirió que estos racimos de células, que el había llamado,
"islotes de Lagerhans" constituían la parte exocrina del páncreas.
Sus ideas fueron continuadas por Jean de Meyer quien denominó
"insulina" a la sustancia procedente de los ¡slotes(en latín islote
se denomina "insulia") que debía poseer una actividad hipoglucemiante
pero que todavía era hipotética.
En los últimos años del siglo XIX y los
primeros del XX, se realizaron grandes esfuerzos para aislar la insulina. Uno
de los primeros investigadores en obtener resultados fue el alemán Georg
Zuelger quién obtuvo una serie de extractos pancreáticos que eran
capaces de reducir los síntomas de diabetes en un perro previamente
pancreatectomizado. Zuelger publicó sus resultados en 1907 e incluso patentó su
extracto ("Acomatol"). Sin embargo, los graves efectos tóxicos que
producía hicieron que renunciase a seguir sus experimentaciones.
El médico rumano Nicolae
Paulescu también preparó
un extracto a partir de páncreas congelados de perro y buey y demostró que
los mismos eran capaces de
revertir la hiperglucemia. De hecho, uno de los extractos preparados por
Paulesco era tan potente, que uno de los perros tratados murió debido a la
hipoglucemia. Debido a la primera Guerra Mundial, las observaciones de Paulesco
sobre los efectos de su "pancreatina" no fueron publicadas hasta
1921. lo mismo que en el caso de Zuelger, los efectos tóxicos de los extraídos
excluían cualquier posibilidad de administración terapeutica.
En el año 1909 los doctores Augusto
Pi Suñer y Ramón
Turró publicaron los primeros trabajos experimentales de diabetes
que no difieren uno del otro de las investigaciones que en el momento se hacían
sobre la enfermedad; el trabajo se refiere a dos escritos: "La diabetes
experimental" y "La dieta de los diabéticos" que aparecen en el
año 1909 en Isa revistas de Ciencias Médicas de Cataluña, los autores ponen de
manifiesto los mecanismos de regulación de la glicemia, que en determinadas
condiciones, el simpático y las catecolaminas de la médula suprarrenal entran
en juego. Según los autores, la elevación de la glicemia se debe a la actuación
de las hormonas de la médula suprarrenal y a la ejercida por las catecolaminas
de la terminal sináptica.
A pesar de que teóricamente estaba próximo
a resolver el problema de la diabetes, la verdad es que hasta la década de los
20, los diabéticos tenían pocas posibilidades de sobrevivir. Las dietas
anoréxicas promovidas por el diabetólogo bostoniano Frederick
Madison Allen, sólo conseguían prolongar pocos meses de vida. Los
tratamientos existentes en poco diferian de los propuestos por Arateus, casi
200 años antes.
Otros descubrimientos relacionados con la
diabetes también tuvieron lugar en la mitad del siglo, XIX.
William
Prout (1785-1859),
asoció el coma a la diabetes; el oftalmólogo americano Henry Drury Noyes, observó que los diabéticos padecian de
una forma de retinitis y Kussmaul (1822-1902), descubrió la
cetoacidosis.
Frederick
Sanger utilizó
tres herramientas para conseguir armar el rompecabezas: la utilización de un
marcador especial que se une a los grupos NH2 libres; la hidrólisis fraccionada
y la cromatografía en capa fina. El marcador empleado por Sanger fue el DNP
(dinitrofenol) que se une al NH2 terminal y resiste la hidrólisis. De esta
manera, fraccionando la molécula de insulina en diferentes peptidos, marcando
estos con DNP y produciendo la hidrólisis fraccionado y total de estos péptidos
para identificar los animoácidos.
En primer lugar, Sanger consiguió
fraccionar la molécula de insulina en sus dos cadenas. Para ello, aprovechó el
hecho de que los puentes disulfuro entre las mismas se pueden romper
selectivamente por oxidación con ácido perfórmico. Después Sanger separó ambas
cadenas por electroforesis. Demostró que una cadena se iniciaba con glicocola,
mientras que la segunda se iniciaba por fenilalanina.
Sanger se concentró inicialmente sobre la
cadena de glicocola. Sometiendo la cadena a hidrólisis parcial, marcando los
fragmentos peptídicos con DNP, separando los mismos y analizándolos en busca de
secuencia iguales en los diferentes fragmentos, Sanger y sus ayudantes
demostraron que la secuencia inicial de la cadena de glicocola era:
Glicocola-isoleucina-valina-ácido glutámico-ácido glutamico
Procediendo de esta manera, Sanger llegó a
conocer las secuencia completa de la cadena de glicocola. La cadena de
fenilanina, con 30 aminoácidos era, con gran diferencia, el polipéptido más
completo cuyo análisis no se había intentado jamás. Sanger abordó el problema
empleando la misma técnica que la utilizaba para la cadena de glicocola, pero
además, empleó enzimas proteolíticas que cortan los polipéptidos de forma
selectiva.
En un año de trabajo, Sanger consiguió
identificar y situar los aminoácidos de la cadena de fenilalanina. Tampoco fue
fácil averiguar como se situaban los puentes disulfuro entre las dos cadenas.
Sin embargo, Sanger y sus colaboradores encontraron la forma de hidrolizar las
cadenas manteniendo intactos estos puentes. El análisis de los aminoácidos
unidos a los puentes permitió, en último término llegar a la estructura de la
insulina. Por esta magnífica proeza, Sanger recibió el premio Nobel de medicina
en 1955. Se necesitaron 12 años más para descubrir que la insulina se excreta y
se almacena como proinsulina, inactiva, que se escinde a insulina activa con
sus cadenas y a un resto llamado péptido C y hasta la década de los 70 no se
conoció con exactitud su estructura tridimensional.
Simultáneamente a los avances obtenidos en
la dilucidación de la estructura 3 D de la insulina y de su biosíntesis en los
mamíferos, los biólogos moleculares aislaban los genes responsables de la
producción del proinsulina (Villa Komaroff, L. Y col. 1978) y pronto la
industria farmacéutica vislumbró la posibilidad de obtener insulina humana por
clonación de genes en bacterias.
La insulina humana ha sido el primer
producto comercial de la clonación de genes y su éxito ha sido debido al
pequeño tamaño de la molécula que hizo posible la síntesis de un gen.
La estrategia seguida para la producción
de insulina humana recombinante fue la siguiente: En primer lugar, se
sintetizaron químicamente la cadenas de ADN con las secuencias correspondientes
a las cadenas de glicocola y fenilalanina, siendo necesarios 63 nucleótidos
para la primera y 90 para la segunda más un triplete para señalar el fin de la
traducción. Además, para facilitar la separación de los productos sintetizados,
se añadió a cada gen el triplete correspondiente a la metionina.
Los genes sintéticos A y B se insertaron
por separado en el gen bacteriano responsable de la p-galactosidasa y presente
en un plásmido. Los plásmidos recombinantes se introdujeron en E. coli donde se
multiplicaron, fabricando un ARNm que tradujo una proteína quimérica, en la que
una parte de la secuencia de la b-galactosidasa estaba unida por una metionina
a la cadena de glicocola o de fenilalanina de la insulina. Como ninguna de las
cadenas de insulina contiene metionina, esto se aprovechó para separar las
cadenas de la insulina del resto de proteína quimérica rompiéndola con bromuro
de cianógeno que destruye la metionina. Después de purificadas, las cadenas se
unieron mediante una reacción que forma puentes desulfuro.
DESCUBRIMIENTO
DE LA INSULINA
La insulina fue descubierta en 1921 por Frederick
Grant Banting como consecuencia de una serie de experimentos
realizados en la cátedra por Jhon
James Rickard Macleod, profesor de fisiología en Universidad de Toronto.
Banting había mostrado mucho interés por
la diabetes y había seguido de cerca los trabajos de Sahfer y otros, quienes
habían observado que la diabetes estaba ocasionada por la carencia de una
proteína originada en las células de los islotes de Langerhans y que habían
denominado insulina. Shafer suponía que la insulina controlaba el metabolismo
del azúcar en la sangre y su eliminación por la orina, de tal forma que su
carencia ocasionaba una excreción urinaria aumentada. Sin embargo, su intentos
por suplir esta deficiencia de insulina administrando a los pacientes
diabéticos extractos de páncreas habían fracasado, probablemente debido a la
presencia de enzimas proteolíticas en los extractos pancreáticos.
Dándole vueltas al problema, en 1921,
Banting leyó una publicación de un tal Moses Barón en la que se demostraba que
la ligadura del conducto pancreático ocasionaba la degeneración de las células
productoras de la tripsina, mientras que los islotes de Langerhans permanecían
intactas.
Banting consiguió convencer a Macleod para
que, durante las vacaciones de éste le asignara un ayudante y le permitiera
utilizar sus laboratorios. Charles
Herbert Best, estudiante de Química fue el encargado de aislar la
presunta proteína. En tan solo 9 semanas, luchando contra reloj, Banting y Best
ligaron el conducto pancreático de varios perros y obtuvieron un extracto de
páncreas libre de tripsina. Después, provocaron una diabetes experimental en
otros perros, y, una vez desarrollada la enfermedad, comprobaron que la
administración del extracto de páncreas de los primeros reducía o anulaba la
glucosuria de los segundos. Habían descubierto la insulina.
Bating y Best
con Marjorie, perra pancreatectomizada y mantenida viva con insulina
Como consecuencia de este descubrimiento,
Macleod y Banting recibieron en 1923 el Premio Nobel de Medicina, Banting
protestó porque Macleod compartiera el premio en lugar de Best, y repartió con
este último su parte del Nobel.
LA ESTRUCTURA DE LA INSULINA
El siguiente hito en la historia de la
insulina fue la dilucidación de su estructura, proeza realizada en 1954 por
Frederick Sanger y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge. Sanger
estaba interesado por la estructura de las proteínas, eligiendo la insulina por
ser una de las pocas que podía ser conseguida en estado razonablemente puro,
por conocerse ya su composición química y peso molecular y porque la actividad
de la misma debía estar ligada a algún componente estructural.
La insulina es una molécula muy pequeña:
sólo contiene 254 átomos de carbono, 337 de hidrógeno, 65 de nitrógeno, 75 de
oxígeno y 6 de azufre. Además, desde los trabajos de Fisher se sabía que de los
24 aminoácidos posibles, 17 están presentes en la insulina.
El trabajo realizado por Sanger consistió
en dilucidar no solo la estructura total de la molécula de insulina, sino
también el orden en el que se alinean las distintas subunidades de aminoácidos.
Esta secuencia es crucial: un solo cambio en la posición de un aminoácido
dentro de la molécula puede hacer cambiar la funcionalidad de la proteína. Para
conseguir esto, Sanger utilizó el método tradicional empleado por los químicos
para estudiar las grandes moléculas romperlas en fragmentos y colocarlas
nuevamente juntas como las piezas de un rompecabezas. La rotura de la molécula
sirve para identificar los aminoácidos, pero no dice nada acerca de cómo están
ordenados.
La insulina fue descubierta en 1921 por Frederick
Grant Banting como consecuencia de una serie de experimentos
realizados en la cátedra por Jhon
James Rickard Macleod, profesor de fisiología en Universidad de Toronto.
Banting había mostrado mucho interés por
la diabetes y había seguido de cerca los trabajos de Sahfer y otros, quienes
habían observado que la diabetes estaba ocasionada por la carencia de una
proteína originada en las células de los islotes de Langerhans y que habían
denominado insulina. Shafer suponía que la insulina controlaba el metabolismo
del azúcar en la sangre y su eliminación por la orina, de tal forma que su
carencia ocasionaba una excreción urinaria aumentada. Sin embargo, su intentos
por suplir esta deficiencia de insulina administrando a los pacientes
diabéticos extractos de páncreas habían fracasado, probablemente debido a la
presencia de enzimas proteolíticas en los extractos pancreáticos.
Dándole vueltas al problema, en 1921,
Banting leyó una publicación de un tal Moses Barón en la que se demostraba que
la ligadura del conducto pancreático ocasionaba la degeneración de las células
productoras de la tripsina, mientras que los islotes de Langerhans permanecían
intactas.
Banting consiguió convencer a Macleod para
que, durante las vacaciones de éste le asignara un ayudante y le permitiera
utilizar sus laboratorios. Charles
Herbert Best, estudiante de Química fue el encargado de aislar la
presunta proteína. En tan solo 9 semanas, luchando contra reloj, Banting y Best
ligaron el conducto pancreático de varios perros y obtuvieron un extracto de
páncreas libre de tripsina. Después, provocaron una diabetes experimental en
otros perros, y, una vez desarrollada la enfermedad, comprobaron que la
administración del extracto de páncreas de los primeros reducía o anulaba la
glucosuria de los segundos. Habían descubierto la insulina.
Como consecuencia de este descubrimiento,
Macleod y Banting recibieron en 1923 el Premio Nobel de Medicina, Banting
protestó porque Macleod compartiera el premio en lugar de Best, y repartió con
este último su parte del Nobel.
LA ESTRUCTURA DE LA INSULINA
El siguiente hito en la historia de la
insulina fue la dilucidación de su estructura, proeza realizada en 1954 por
Frederick Sanger y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge. Sanger
estaba interesado por la estructura de las proteínas, eligiendo la insulina por
ser una de las pocas que podía ser conseguida en estado razonablemente puro,
por conocerse ya su composición química y peso molecular y porque la actividad
de la misma debía estar ligada a algún componente estructural.
La insulina es una molécula muy pequeña:
sólo contiene 254 átomos de carbono, 337 de hidrógeno, 65 de nitrógeno, 75 de
oxígeno y 6 de azufre. Además, desde los trabajos de Fisher se sabía que de los
24 aminoácidos posibles, 17 están presentes en la insulina.
El trabajo realizado por Sanger consistió
en dilucidar no solo la estructura total de la molécula de insulina, sino
también el orden en el que se alinean las distintas subunidades de aminoácidos.
Esta secuencia es crucial: un solo cambio en la posición de un aminoácido
dentro de la molécula puede hacer cambiar la funcionalidad de la proteína. Para
conseguir esto, Sanger utilizó el método tradicional empleado por los químicos
para estudiar las grandes moléculas romperlas en fragmentos y colocarlas
nuevamente juntas como las piezas de un rompecabezas. La rotura de la molécula
sirve para identificar los aminoácidos, pero no dice nada acerca de cómo están
ordenados.
DESARROLLO
DEL CERDO TRASGÉNICO CON PÁNCREAS BIOCOMPATIBLES
Los desarrollos de la ingeniería genética
hacen posible la obtención de cerdos transgénicos en los que se ha insertado la
información genética necesaria para crear un páncreas biocompatible. La técnica
es la siguiente:
Aislamiento de los genes que codifican los
tejidos pancreáticos y sus productos de secreción.
- Aislamiento de los genes que codifican los tejidos
pancreáticos y sus productos de secreción.
- Corrección
de errores genéticos
- Inserción
de los genes corregidos en un óocito de cerdo.
- Implantación
del oocito en el útero de una cerda gestante
- Sacrificio
del cerdo transgénico al año del nacimiento
- Transplante
de páncreas.
Los desarrollos de la ingeniería genética hacen posible la obtención de cerdos transgénicos en los que se ha insertado la información genética necesaria para crear un páncreas biocompatible. La técnica es la siguiente:
Aislamiento de los genes que codifican los tejidos pancreáticos y sus productos de secreción.
- Aislamiento de los genes que codifican los tejidos
pancreáticos y sus productos de secreción.
- Corrección
de errores genéticos
- Inserción
de los genes corregidos en un óocito de cerdo.
- Implantación
del oocito en el útero de una cerda gestante
- Sacrificio
del cerdo transgénico al año del nacimiento
- Transplante
de páncreas.
DESARROLLO DE CULTIVOS AUTO-LOGOS DE ÓRGANOS
Los factores de diferenciación y
crecimiento que regulan la organogénesis son conocidos en su totalidad. Se
desarrollan medios y técnicas de cultivo de órganos en laboratorios situados en
órbitas para conseguir gravedad 0. La técnica seguida es la siguiente: después
de corregir los errores genéticos del diabético, su DNA es insertado en un
ovocito humano. Mediante la adición de factores específicos de diferenciación y
crecimiento, el oocito evoluciona a un páncreas que es posteriormente
transplantado.
Alternativamente, el páncreas completo
puede ser sustituido de islotes puros procedentes de cultivos de células
pancreáticas manipuladas para corregir los errores. El transplante se lleva a
cabo según la técnica seguida por Shapiro y col en 2000 sin la necesidad de
tratar los pacientes transplantados con inmunosupresores.
Los factores de diferenciación y
crecimiento que regulan la organogénesis son conocidos en su totalidad. Se
desarrollan medios y técnicas de cultivo de órganos en laboratorios situados en
órbitas para conseguir gravedad 0. La técnica seguida es la siguiente: después
de corregir los errores genéticos del diabético, su DNA es insertado en un
ovocito humano. Mediante la adición de factores específicos de diferenciación y
crecimiento, el oocito evoluciona a un páncreas que es posteriormente
transplantado.
Alternativamente, el páncreas completo
puede ser sustituido de islotes puros procedentes de cultivos de células
pancreáticas manipuladas para corregir los errores. El transplante se lleva a
cabo según la técnica seguida por Shapiro y col en 2000 sin la necesidad de
tratar los pacientes transplantados con inmunosupresores.
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