El descubrimiento de la insulina en 1921 supuso un antes y un después para las personas con diabetes. Fue en 1922, cuando se administró por primera vez insulina a un joven diabético, quien recibió una inyección de extracto de páncreas purificado. En ese momento la insulina se obtenía de animales como perros, vacas o cerdos, sobre todo de estos últimos, porque la insulina de cerdo era muy similar a la humana, aunque contenía algunas impurezas. Sin embargo, actualmente la técnica utilizada es la producción de insulina por medio de bacterias modificadas genéticamente.
a) ¿Qué tipo de biomolécula es la insulina? ¿Cuáles son sus unidades estructurales y qué tipo de enlace las mantiene unidas? (0,6)
b) Mencionar dos ventajas de la producción actual de insulina en comparación con los métodos iniciales. (0,5)
c) Describir brevemente otra aplicación médica de las técnicas de modificación genética. (0,5)
d) Indicar cuatro aplicaciones de la biotecnología en áreas distintas a la medicina. (0,4)
La insulina es una proteína, y dentro de las proteínas, una hormona peptídica; pertenece por tanto al grupo de los prótidos. Está formada por dos cadenas polipeptídicas, la A de 21 aminoácidos y la B de 30, unidas entre sí por dos puentes disulfuro.
Sus unidades estructurales son los aminoácidos, moléculas con un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrógeno y una cadena lateral unidos al mismo carbono alfa.
El enlace que los mantiene unidos es el enlace peptídico, un enlace covalente de tipo amida que se forma por condensación entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, con pérdida de una molécula de agua. Al plegamiento de la molécula contribuyen además los puentes disulfuro entre cisteínas, que en la insulina son los que mantienen unidas las dos cadenas.
La primera ventaja es que la insulina obtenida por ingeniería genética es insulina humana exacta, no de cerdo o de vaca. La secuencia es la que codifica el gen humano introducido en la bacteria, así que no hay diferencias de aminoácidos ni impurezas de origen animal, y desaparecen las reacciones alérgicas e inmunitarias que provocaban los preparados antiguos.
La segunda es que la producción es prácticamente ilimitada, rápida y barata. Un cultivo de bacterias se multiplica en horas en un fermentador, mientras que antes hacía falta extraer y purificar el páncreas de muchos animales para obtener una dosis pequeña; el suministro dependía de los mataderos y el precio era mucho más alto.
Se pueden añadir otras: la pureza del producto es mayor y más constante, no hay riesgo de transmitir patógenos animales y no se sacrifican animales para obtenerla.
Otra aplicación es la producción de vacunas recombinantes. En lugar de cultivar el patógeno entero, se introduce en una levadura o en una bacteria el gen que codifica una proteína de su superficie; el microorganismo la fabrica en grandes cantidades y esa proteína purificada se usa como antígeno. Es lo que se hace con la vacuna de la hepatitis B. La ventaja es que no se manipula el virus completo, de modo que la vacuna no puede provocar la enfermedad.
Valdrían igualmente la producción de otras proteínas terapéuticas —hormona del crecimiento, factores de la coagulación para la hemofilia, eritropoyetina—, la terapia génica para corregir enfermedades hereditarias monogénicas, o el diagnóstico molecular de enfermedades mediante sondas y PCR.
En agricultura: obtención de plantas transgénicas resistentes a plagas, a herbicidas o a la sequía, o enriquecidas en nutrientes, como el arroz dorado con provitamina A.
En ganadería: animales modificados que crecen más deprisa o que producen en su leche proteínas de interés, y mejora reproductiva mediante clonación y selección asistida por marcadores.
En la industria alimentaria: las fermentaciones de toda la vida —pan, cerveza, vino, yogur, queso— y la producción de enzimas y aditivos por microorganismos.
En medio ambiente: la biorremediación, es decir, el empleo de bacterias y hongos para degradar vertidos de petróleo, plaguicidas o metales pesados, y la depuración biológica de aguas residuales. Se pueden añadir la producción de biocombustibles y la industria textil o papelera, que usan enzimas microbianas.