Casi un siglo después de que se descubriera la insulina, un equipo internacional de investigadores ha desarrollado la versión más pequeña y plenamente funcional de la hormona, que combina la potencia de la insulina humana con el potencial de acción rápida de una insulina venenosa producida por caracoles cónicos.
El hallazgo, basado en estudios en animales que publica la revista ‘Nature Structural and Molecular Biology’, podría impulsar el desarrollo de tratamientos de insulina capaces de mejorar la vida de las personas con diabetes.
«Ahora tenemos la capacidad de crear una versión híbrida de insulina que funciona en humanos y que también parece tener muchos de los atributos positivos de la insulina de caracol cónico –destaca Danny Hung-Chieh Chou, profesor asistente de Bioquímica de Utha Health, de la Universidad de Utah, y uno de los autores correspondientes del estudio–. Ese es un importante paso adelante en nuestra búsqueda para hacer que el tratamiento de la diabetes sea más seguro y efectivo».
A medida que los caracoles cónicos se deslizan por los arrecifes de coral, están constantemente al acecho de sus presas. Algunas de estas especies que cazan peces, como los ‘Conus geographus’, liberan columnas de veneno tóxico que contienen una forma única de insulina en el agua circundante.
La insulina venenosa tiene muchos rasgos bioquímicos en común con la insulina humana
La insulina hace que los niveles de glucosa en sangre de los peces se desplomen, paralizándolos temporalmente. Cuando el pez se tambalea, el caracol emerge de su caparazón para tragarse a la víctima sometida.
En una investigación anterior, Chou y sus colegas descubrieron que esta insulina venenosa tenía muchos rasgos bioquímicos en común con la insulina humana. Además, parece funcionar más rápido que la insulina humana de acción más rápida actualmente disponible.
La insulina de acción más rápida disminuiría el riesgo de hiperglucemia y otras complicaciones graves de la diabetes, explica Helena Safavi, coautora del estudio y profesora asistente de ciencias biomédicas en la Universidad de Copenhague en Dinamarca.
También podría mejorar el rendimiento de las bombas de insulina o los dispositivos de páncreas artificiales, que liberan insulina automáticamente en el cuerpo según sea necesario. «Queremos ayudar a las personas con diabetes a controlar su azúcar en la sangre de manera más estricta y rápida», asegura.
En la búsqueda de su objetivo, los investigadores encontraron que la insulina derivada del veneno de caracol cónico carece de un componente ‘bisagra’ que hace que la insulina humana se agregue o agrupe para que pueda almacenarse en el páncreas.
Estos agregados deben dividirse en moléculas individuales antes de que puedan comenzar a trabajar en el azúcar en la sangre, un proceso que puede tomar hasta una hora. Dado que la insulina de caracol cónico no se agrega, está esencialmente preparada y lista para trabajar en la maquinaria bioquímica del cuerpo casi de inmediato.
Transformar la insulina de los caracóles cónicos
Intrigados, los investigadores comenzaron a investigar formas de transformar la insulina que los caracoles cónicos usan como arma en una forma diferente: una que las personas con diabetes tipo 1 podrían usar para restaurar rápidamente el equilibrio en sus cuerpos.
«Tuvimos la idea de hacer que la insulina humana se parezca más a un caracol –dice Safavi, quien también es profesor adjunto de Bioquímica en Utah Health–. Entonces, buscamos tomar algunas de las propiedades ventajosas del caracol e injertarlas en el compuesto humano».
Los investigadores pensaron que esto era posible porque la insulina de caracol cónico esencialmente tiene la misma estructura básica o «columna vertebral» que la insulina humana.
Sin embargo, se enfrentaron a un dilema: la insulina del caracol es mucho menos potente que la insulina humana. De hecho, los investigadores sospechan que los humanos necesitarían de 20 a 30 veces más de la insulina de caracol cónico para reducir sus niveles de azúcar en la sangre.
La «mini-insulina», interactuó con los receptores de insulina de forma correcta
En este nuevo estudio, Chou y sus colegas buscaron superar estos problemas. Primero, utilizaron técnicas de biología estructural y química medicinal para aislar cuatro aminoácidos que ayudan a que la insulina de caracol se una al receptor de insulina. Luego, crearon una versión truncada de una molécula de insulina humana sin la región responsable del agrupamiento.
El equipo integró versiones modificadas de estos aminoácidos en la molécula humana con la esperanza de crear un híbrido que no aglutina y une el receptor de insulina humana con alta potencia.
En pruebas con ratas de laboratorio, esta molécula de insulina híbrida, que los científicos llaman «mini-insulina», interactuó con los receptores de insulina de una manera que la insulina de caracol cónico no lo hace.
Estas nuevas interacciones unen la miniinsulina a los receptores de insulina en el cuerpo de la rata con la misma fuerza que la insulina humana normal. Como resultado, la miniinsulina tenía la misma potencia que la insulina humana, pero actuó más rápido.
«La miniinsulina tiene un potencial tremendo –señala Chou–. Con solo unas pocas sustituciones estratégicas, hemos generado una estructura molecular potente y de acción rápida que es la insulina más pequeña y completamente activa hasta la fecha. Debido a que es tan pequeña, debería ser fácil de sintetizar, convirtiéndola en un candidato principal para el desarrollo de una nueva generación de terapias con insulina».
