Casi un siglo después de que se descubrió la insulina, un equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad de Utah Health, informaron que han desarrollado la versión de la hormona completamente funcional más pequeña del mundo, una que combina la potencia de la insulina humana con la acción rápidapotencial de una insulina venenosa producida por caracoles depredadores de cono. El hallazgo, basado en estudios en animales, podría impulsar el desarrollo de tratamientos con 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", dice Danny Hung-Chieh Chou, Ph.D, una U deProfesor asistente de bioquímica de U Health 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".
El estudio aparece en Naturaleza, biología estructural y molecular .
A medida que los caracoles cónicos se deslizan por los arrecifes de coral, están constantemente al acecho en busca de presas. Algunas de estas especies de caza de peces, como Conus geographus, liberan columnas de veneno tóxico que contienen una forma única de insulina en el agua circundante.la insulina hace que los niveles de glucosa en sangre de los peces caigan en picado, paralizándolos temporalmente. A medida que 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 disponible actualmente.
La insulina de acción más rápida disminuiría el riesgo de hiperglucemia y otras complicaciones graves de la diabetes, dice Helena Safavi, Ph.D., coautora del estudio y profesora asistente de ciencias biomédicas en la Universidad de Copenhague en Dinamarca. Tambiénpodría 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 forma más rápida y estrecha", dice.
En la búsqueda de su objetivo, los investigadores descubrieron 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 individualesantes de que puedan comenzar a trabajar con 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.
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 restablecer 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 U of U Health. "Así que, básicamente, buscamos tomar algunas de las propiedades ventajosas del caracole injertarlos 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, enfrentaron un dilema: la insulina del caracol es mucho menos potente que la insulina humana. De hecho, los investigadores sospechanque los humanos necesitarían de 20 a 30 veces más de la insulina de caracol cónico para reducir sus niveles de azúcar en la sangre.
En este nuevo estudio, Chou y sus colegas trataron de 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 deuna molécula de insulina humana sin la región responsable de la agrupación.
El equipo integró versiones modificadas de estos aminoácidos en la molécula humana con la esperanza de crear un híbrido que no se agrupe y se una al receptor de insulina humana con alta potencia.
En las pruebas con ratas de laboratorio, esta molécula de insulina híbrida, que los científicos llaman "mini-insulina", interactuó con los receptores de insulina de manera que la insulina de caracol cónico no lo hace. Estas nuevas interacciones unieron la mini-insulina a los receptores de insulina en las ratascuerpo con tanta fuerza como 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", dice 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, lo que lo convierte en un candidato principal para el desarrollo de una nueva generación de terapias con insulina ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Salud de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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