Arxiu d'etiquetes: diabetis

La insulina: punt a favor pels transgènics

Tot i els arguments i les posicions en contra dels transgènics, és innegable que la insulina és un gran èxit transgènic. És imprescindible en alguns tipus de diabetis; i des de que s’ha descobert, l’esperança de vida de les persones diabètiques ha augmentat més de 45 anys. Per això, és necessari que la coneguem en detall.

RECORDATORI DE L’ENGINYERIA GENÈTICA

L’enginyeria genètica permet clonar, és a dir, multiplicar fragments d’ADN i produir les proteïnes per les quals aquests gens codifiquen en organismes diferents als de l’origen. És a dir, si en un organisme hi ha una alteració o mutació d’un gen que impedeix que el codi genètic ho tradueixi a proteïnes, amb les tècniques de l’ADN recombinant s’obté un gen sense la mutació en un altre organisme. Així, és possible obtenir proteïnes d’interès en organismes diferents de l’original del qual s’extreu el gen, millorar cultius i animals, produir fàrmacs i obtenir proteïnes que utilitzen diferents indústries en els seus processos d’elaboració. En altres termes, amb l’enginyeria genètica s’obtenen els famosos transgènics.

Ofereixen moltes possibilitats en l’ús industrial dels microorganismes amb aplicacions que van des de la producció recombinant de fàrmacs terapèutics i vacunes fins a productes alimentaris i agrícoles. Però, a més, tenen un paper prometedor en la medicina i en la cura de malalties.

I és que la conseqüència d’obtenir un ADN recombinant, a partir d’aquest, és fabricar una nova proteïna, denominada proteïna recombinant. Exemple d’això és el cas de la insulina.

QUÈ ÉS LA INSULINA?

La insulina és una hormona produïda en el pàncrees i amb un paper important en el procés metabòlic. Insulina prové del llatí insulae, que significa illa. El seu nom es deu a que dins el pàncrees, la insulina es produeix en les illes de Langerhans. El pàncrees està relacionat amb el funcionament general de l’organisme. Es situa a l’abdomen i està rodejat per òrgans com el fetge, la melsa, l’estómac, l’intestí prim i la vesícula.

Gràcies a ella utilitzem l’energia dels aliments que entren al nostre cos. I això passa perquè permet que la glucosa ingressi en el nostre organisme. És així com ens proporciona l’energia necessària per les activitats que hem de realitzar, des de respirar fins a córrer (Vídeo 1).

Vídeo 1. La insulina, la glucosa i tu (vídeo en anglès amb subtítols en castellà) (Font: YouTube)

COM FUNCIONA LA INSULINA?

La insulina ajuda a la glucosa a entrar a les cèl·lules, com una clau que obre el pany de les portes de la cèl·lula perquè la glucosa, que és el sucre en sang, entri i sigui utilitzada com a energia (Figura 1). Si la glucosa no pot entrar perquè no hi ha la clau que obri la porta, com els passa a les persones que pateixen diabetis, s’acumula la glucosa en la sang. Una acumulació de sucre a la sang pot causar complicacions a llarg termini. Per això és important que les persones diabètiques s’injecten insulina.

7-768x768
Figura 1. Esquema del funcionament de la insulina en les cèl·lules (Font: Encuentra tu balance)

¿PER QUÈ INSULINA TRANSGÈNICA?

Primerament, s’utilitzava la insulina obtinguda d’animals com gossos, porcs o vaques. Però tot i que la insulina de porc era molt similar a la humana, no era idèntica i contenia algunes impureses. Aquest fet provocava rebuig i, en alguns casos, al·lèrgies. A més, al ser obtinguda del pàncrees dels porcs, per cada pàncrees només s’aconseguia insulina pel tractament de 3 dies (a més dels cost del manteniment de l’animal). El resultat era de baix rendiment i alts costos.

Però amb les insulines de l’ADN recombinant s’obté una major quantitat a un menor preu. Per aquest motiu, actualment, s’obté la insulina original d’humà de la enginyeria genètica, tot i que les insulines animals segueixen sent una alternativa perfectament acceptable.

Mitjançant l’enginyeria genètica s’ha aconseguit produir insulina a partir de la bactèria E. coli. Va ser al 1978 quan es va aconseguir obtenir la seqüència de la insulina i introduir-la a l’interior de la bactèria perquè aquesta produís insulina. És així com E. coli ha passat de ser una bactèria corrent a una fàbrica de producció d’insulina. La insulina s’extreu de la bactèria, es purifica i es comercialitza com a medicament.

Els avantatges de la insulina “humana”, obtinguda per enginyeria genètica, són el fàcil manteniment de les bactèries, una major quantitat de producció i amb menors costos. A més a més, la comptabilitat d’aquesta insulina és del 100%, no obstant poden haver reaccions degut a altres components.

A escala industrial, la producció de proteïnes recombinants engloba diferents etapes. Aquestes etapes són la fermentació, en què les bactèries són cultivades en medis de cultius nutritius; l’extracció per recuperar totes les proteïnes del seu interior, la purificació, que separa la proteïna recombinant de les altres proteïnes bacterianes; i finalment la formulació, on la proteïna recombinant és modificada per aconseguir una forma estable i estèril que pot administrar-se terapèuticament.

Cada una de les anteriors fases implica una manipulació molt curosa dels materials i un estricte control de qualitat per optimitzar l’extracció, la puresa, l’activitat i l’estabilitat del fàrmac. Aquest procés pot ser simple o més complex depenent del producte i del tipus de cèl·lula utilitzada. Tot i que la complexitat del procés augmentaria el cost final del producte, el valor no arribarà a sobrepassar el cost d’aïllar el compost des de la seva font original per arribar a quantitats medicinals, que és el que s’ha demostrat amb la insulina. És a dir, que produir insulina humana té un menor cost que obtenir la insulina de porcs.

L’enginyeria genètica permet que nombroses proteïnes potencialment terapèutiques puguin elaborar-se en grans quantitats. Actualment, existeixen més de 30 proteïnes aprovades pel seu ús clínic, a més de centenars de gens de proteïnes terapèutiques que s’han expressat a nivell de laboratori i que es segueixen fent estudis per demostrar la seva adequació clínica.

REFERÈNCIES

  • Ramos, M. et al. El código genético, el secreto de la vida (2017) RBA Libros
  • Alberts, B. et al. Biología molecular de la célula (2010). Editorial Omega, 5a edición
  • Cooper, G.M., Hausman R.E. La Célula (2009). Editorial Marbán, 5a edición
  • Naukas
  • Vix
  • Foto portada: UniversList

MireiaRamos-catala2

 

Anuncis

Ets una mica Neandertal

Els neandertals són potser, juntament amb Australophitecus afarensis (Lucy), els avantpassats més coneguts pel públic en general. La visió clàssica d’ells, uns éssers rudes, maldestres, bèsties, poc intel·ligents, encara segueix viva en l’imaginari popular (fins i tot s’utilitza com a insult), però en els últims anys les investigacions indiquen que no eren així. Descobreix en aquest article qui eren i per què ets una mica Neandertal.

COM ERA UN NEANDERTAL?

Homo neanderthalensis va ser el primer hominí fòssil descobert i actualment disposem de centenars de fòssils d’espècimens de totes les edats, amb el que és el millor conegut. Va obtenir el seu nom de la vall de Neander (Neanderthal en alemany), una vall propera a Düsseldorf.

distribución geográfica neandertal
Distribució geogràfica de l’home de Neandertal. Imatge de Ryulong

Van viure a tota Europa (fins a Sibèria) i a Àsia sud-occidental, fa uns 350.000-28.000 anys (40.000 segons les fonts), una època marcada per cicles glacials. Van estar doncs en el món més temps del que portem nosaltres, els Homo sapiens.

Els neandertals presentaven diverses adaptacions al fred, com la seva robustesa i alçada menor a H. sapiens, així com una cavitat nasal ampla.

Comparación del cráneo de sapiens i neanderthalensis. Cleveland Museum of Natural History. Foto de Matt Celeskey.
Comparació del crani de sapiens i neanderthalensis. Cleveland Museum of Natural History. Foto de Matt Celeskey.

Del crani destaca la seva grandària, amb una capacitat mitjana de 1.475 cm3, una mica més gran que la dels humans moderns i més allargat cap endarrere (protusió o monyo occipital). També s’observa fàcilment un poderós torus supraorbitari (os sobre de les conques oculars). La seva pelvis era més ampla que la nostra i les cames més curtes.

homo neanderthalensis, hombre de neandertal, neanderthal, american museum of natural history, amnh
Reproducció d’esquelet de H. neanderthalensis. American Museum of Natural History. Foto de Mireia Querol

COM VIVIEN?

ALIMENTACIÓ

Els neandertals eren caçadors hàbils i selectius que s’enfrontaven a grans animals (així ho testifiquen les seves lesions, algunes mortals) i utilitzaven estratègies de caça igual que les poblacions d’Homo sapiens que van arribar a Europa després d’ells. Eren caçadors estacionals a causa del clima (bàsicament rens a l’hivern, cérvols i senglars a l’estiu). La seva dieta doncs estava basada en la carn, però a prop de la costa també menjaven mol·luscs com musclos, que bullien per obrir-los. És probable que practiquessin el canibalisme. També capturaven mamífers marins com foques monjo i dofins, probablement encallats a la platja, i a més consumien cereals cuinats.

ESTRIS

Homo neanderthalensis posseïa una indústria lítica (treball de la pedra per a la construcció d’eines) anomenada mosteriana, associada també a altres espècies com H. heidelbergensis i fins i tot Homo sapiens, que requeria una gran habilitat i planificació. En alguns jaciments s’han trobat eines compostes usant adhesius.

Neandertal con ornamentación de plumas. Reconstrucción de Fabio Fogliazza.
Neandertal amb ornamentació de plomes. Reconstrucció de Fabio Fogliazza.

No s’han trobat restes de roba, però és probable que usessin pells per cobrir-se atesos els canvis climatològics als quals es van enfrontar.

En coves espanyoles s’han trobat petxines perforades amb restes de pigments, el que suggereix que van ser usades com a platerets per a tints per a pintura corporal o de pells. Es suggereix que potser van ser els primers en fer pintures rupestres, en contra de la creença que som els únics que ho fèiem. També van tallar ossos i van usar plomes com a decoració personal. Tot això suggereix algun tipus de pensament simbòlic, associat fins fa poc com un tret exclusiu d’Homo sapiens.

pintura rupestre, manos, arte rupestre, pinturas rupestres más antiguas, pinturas neandertales
Pintures rupestres de mans (“Grup de les mans”) i discs vermells a la cova de El Castillo, Espanya. Són les més antigues d’Europa (41.000 anys) i pot ser que les fessin els neandertals, en lloc dels sapiens com es creia fins ara. Foto de Science.

SOCIETAT

Els neandertals es creu que vivien en grups familiars, encara que els últims estudis suggereixen que les femelles en arribar a l’edat adulta es traslladarien a d’altres famílies, mentre que els homes adults romanien amb la família original.

entierro, neandertal, neanderthal, compasion, autoconciencia
Neandertal mostrant compassió cap a un company mort. Reproduccions de Elisabeth Daynès , CosmoCaixa Barcelona. Foto de Mireia Querol

Un dels trets més importants dels neandertals és que van ser probablement els primers ancestres humans que enterraven als seus morts, el que evidencia una consciència pròpia de l’individu i dels seus companys, a més de cert pensament simbòlic o abstracte com hem esmentat anteriorment. Això augmentava la supervivència dels individus i feia més forts els llaços socials, ja que també ajudaven a altres congèneres dependents com ancians i malalts (com el vell de la Chapelle-Aux-Saints). La seva esperança de vida era d’uns 40 anys.

PARLAVEN ELS NEANDERTALS?

Una altra pregunta sense resposta, encara que cobren força opinions d’alguns científics com Juan Luis Arsuaga, que gràcies a les restes del jaciment amb més fòssils d’Homo del món, La Sima de los Huesos (Burgos), són partidaris que posseïen un llenguatge oral, en contra del pensament generalitzat fins ara de comunicació a base de grunyits. A més de les adaptacions anatòmiques al llenguatge, l’ADN neandertal conté el gen FoxP2, relacionat amb la parla en H. sapiens.

neanderthal
Recreació d’un campament neandertal. Neanderthal Museum a Krapina, Croàcia.

EXTINCIÓ DELS NEANDERTALS

L’extinció dels neandertals és un dels debats més controvertits de la paleoantropologia. Van desaparèixer fa 28.000 anys, després de l’arribada dels humans anatòmicament moderns a Europa, fa uns 60.000 anys. Durant molt temps la seva extinció es va associar a la seva menor capacitat intel·lectual, però ja hem vist que no va tenir perquè ser així, atès que s’assemblaven molt a nosaltres. Incapacitat d’adaptar-se a canvis climàtics? Menys capacitat reproductora? Major mortalitat infantil? Menys eficiència per aconseguir recursos o caçar? Guerres directes? Importació de malalties? O … potser el sexe?

HIBRIDACIÓ ENTRE H. SAPIENS  I H. NEANDERTHALENSIS

Negat durant molt de temps, avui sabem que la nostra espècie es va reproduir amb els neandertals quan estaven a punt de ser incompatibles genèticament (fa uns 100.000 anys), ja que van conviure entre 2.600 i 5.400 anys i van deixar descendència fèrtil. Tal és així, que la quantitat de genoma neandertal acumulada per tots els éssers humans actuals és del 20%, tot i que el percentatge per individu -sense arrels africanes- és de l’1 al 3%.

El 22 de juny es va publicar a Nature la troballa d’una mandíbula a Romania d’Homo sapiens anatòmicament modern (de fa 40.000 anys) que contenia entre el 6 i 9% d’ADN neandertal, la qual cosa implica que la seva ascendència neanderthalensis va ser de només 4 o 6 generacions enrere en el seu arbre genealògic.

pelirrojo, redhead, neanderthal
Homo sapiens pèl-roig i recreació de H. neanderthalensis. Foto de Science

Així que una altra possible explicació de la seva extinció, és la deguda a aquests creuaments reproductius. Homo sapiens eren molt més nombrosos, el que podria haver provocat que els gens neandertals es diluïssin” amb el pas de milers de generacions. Això es coneix com exterminació per hibridació.

QUINES IMPLICACIONS TÉ QUE SIGUEM UNA MICA NEANDERTALS?

Es creu que els gens neandertals ens van aportar alguns avantatges, com algunes característiques a la pell i cabell, com el color i gruix, que van poder ajudar a la nostra espècie a colonitzar zones més fredes. De fet alguns neandertals, segurament eren pèl-rojos i de pell clara.

Per contra algunes malalties es poden associar a aquesta herència: més risc de patir cirrosi biliar, lupus, diabetis, malaltia de Crohn i fins i tot dificultat per deixar de fumar (fumadors: no val fer-ho servir com a excusa).

En definitiva, resulta apassionant pensar que vam conviure i fins i tot ens vam aparellar amb una espècie tan semblant a la nostra i que d’alguna manera, encara perduren en cadascun de nosaltres. Potser no som tan especials com pensem.

Actualment som els únics representants del gènere Homo, però en l’antiguitat no va ser així. Us imagineu un món on us creuéssieu pel carrer amb un neandertal i us diguéssiu “bon dia“?

neanderthal, suit, traje, camisa, nenadertal
Neandertal vestit d’etiqueta. Foto: Neanderthal Museum/H. Neumann

REFERÈNCIES

mireia querol rovira