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Las bacterias biotecnológicas podrían ayudar a los diabéticos
Los microbios intestinales amigables que han sido diseñados para producir una proteína específica pueden ayudar a regular el azúcar en la sangre en ratones diabéticos, según una investigación preliminar presentada la semana pasada en el sociedad Química Americana conferencia en Washington, D.C. Si bien la investigación aún se encuentra en las primeras etapas, los microbios, que podrían cultivarse en el yogur, algún día podrían proporcionar un tratamiento alternativo para las personas con diabetes.
Bacterias comestibles de ingeniería: Los investigadores diseñaron bacterias amigables (puntos en la mitad inferior de la imagen) para producir una proteína que activa las células epiteliales intestinales (arriba, resaltadas en azul) para producir insulina.
La investigación representa una nueva versión de los probióticos: suplementos antiguos compuestos de bacterias inocuas, como las que se encuentran en el yogur, que se ingieren para promover la salud. Gracias a una comprensión cada vez mayor de estos microbios, un puñado de científicos está intentando diseñarlos para aliviar dolencias específicas. El concepto de usar bacterias para ayudar a realizar (o corregir) trastornos humanos es extremadamente creativo e interesante, escribió Kelvin Lee , ingeniero químico de la Universidad de Delaware, en Maryland, en un correo electrónico. Incluso si no conduce directamente a una solución a la cuestión de la diabetes, abre nuevas vías de pensamiento en un sentido más general, dice Lee, que no participó en la investigación.
Las personas con diabetes tipo 1 carecen de la capacidad de producir insulina, una hormona que hace que las células musculares y hepáticas absorban glucosa y la almacenen como energía. John marzo , un ingeniero bioquímico de la Universidad de Cornell, en Ithaca, Nueva York, y sus colaboradores decidieron recrear este circuito esencial utilizando el sistema de señalización existente entre las células epiteliales que recubren el intestino y los millones de bacterias saludables que normalmente residen en el intestino. Estas células epiteliales absorben los nutrientes de los alimentos, protegen los tejidos de las bacterias dañinas y escuchan las señales moleculares de las bacterias útiles. Si ya se están señalando entre sí, ¿por qué no señalar algo que queremos? pregunta March.
Los investigadores crearon una cepa de E. coli bacterias que producen una proteína llamada GLP-1. En las personas sanas, esta proteína hace que las células del páncreas produzcan insulina. El año pasado, March y sus colaboradores demostraron que las células bacterianas manipuladas que secretan la proteína podrían activar las células intestinales humanas en un plato para producir insulina en respuesta a la glucosa. (Todavía no está claro por qué la proteína tiene este efecto).
En la nueva investigación, los investigadores alimentaron con la bacteria a ratones diabéticos. Después de 80 días, los ratones pasaron de ser diabéticos a tener niveles normales de glucosa en sangre, dice March. Los ratones diabéticos que no fueron alimentados con las bacterias modificadas todavía tenían niveles altos de azúcar en sangre. La promesa, en resumen, es que un diabético podría comer yogur o beber un batido como terapia de insulina sensible a la glucosa en lugar de depender de las inyecciones de insulina, dice Kristala Jones Prather, ingeniera bioquímica del MIT, que no participó en la investigación.
La creación de bacterias que produzcan la proteína tiene varias ventajas sobre el uso de la proteína en sí como tratamiento. Las bacterias pueden secretar la cantidad justa de proteína en respuesta a las condiciones del huésped, dice March. Eso, en última instancia, podría minimizar la necesidad de autocontrol y permitir que las propias células del paciente (o las células del comensal E. coli ) para proporcionar la cantidad adecuada de insulina cuando sea necesario, dice Cynthia Collins , bioingeniero del Instituto Politécnico Rensselaer, en Troy, Nueva York, que no participó en la investigación.
Además, producir la proteína donde se necesita supera algunos de los problemas con los medicamentos a base de proteínas, que pueden ser costosos de producir y a menudo se degradan durante la digestión. Purificar la proteína y luego pasar el intestino es muy costoso, dice March. Los probióticos son baratos, menos de un dólar por dosis. En entornos desfavorecidos, podrían cultivarse en yogur y distribuirse por un pueblo.
Los investigadores aún no han estudiado las entrañas de los animales, por lo que no saben exactamente cómo o dónde están produciendo insulina los ratones diabéticos. Tampoco está claro todavía si el tratamiento, que presumiblemente hace que las células intestinales produzcan insulina, tiene algún efecto dañino, como una sobreproducción de la hormona o quizás una inhibición de la función normal de las células epiteliales. Los ratones parecen tener niveles normales de glucosa en sangre en este punto y su peso es normal, dice March. Si dejaran de comer, estaríamos preocupados.
Los microbios de March son una de las nuevas cepas que se están desarrollando para tratar enfermedades, incluidas las bacterias diseñadas para combatir las caries, producir vitaminas y tratar la intolerancia a la lactosa. El grupo de March también está diseñando una variedad de E. coli diseñado para prevenir el cólera. La prevención del cólera debe ser algo barato y fácil y que se transmita fácilmente de aldea en aldea, así que ¿por qué no usar algo que se pueda mezclar con alimentos y cultivar de forma gratuita? dice marzo.
Sin embargo, el trabajo aún se encuentra en sus primeras etapas; Es probable que el uso de organismos vivos como terapias presente desafíos únicos. Se necesita más investigación para determinar cuánto tiempo pueden persistir estas bacterias en el intestino, así como si la alteración de la flora intestinal tiene efectos dañinos, dice Prather del MIT.
Además, una investigación reciente muestra que diferentes personas tienen diferentes tipos de colonias de bacterias intestinales y no está claro cómo estas variaciones podrían afectar los tratamientos bacterianos. Esto puede ser particularmente desafiante cuando se trata de determinar la dosis apropiada del microbio terapéutico, dice Collins en Rensselaer. El tamaño de la población de bacterias terapéuticas y cuánto tiempo persiste probablemente dependerá de los microbios en el intestino de un individuo.