Ejemplo de Terapia Génica en Diabetes

Terapia génica para curar la diabetes

Investigadores españoles demuestran con ratones transgénicos que el páncreas puede volver a producir insulina

Un estudio de un equipo de investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) abre por primera vez las puertas a la curación de la diabetes tipo 1, mediante terapia génica. Ratones transgénicos diabéticos han logrado superar la enfermedad al regenerar las células del páncreas que producen la insulina. El hallazgo sienta las bases de la futura curación de la diabetes en humanos.

Proceso  y resultados:

Los investigadores manipularon un embrión de ratón microinyectándole el gen del IGF-1(factor de crecimiento similar a la insulina-1).

Tras inducirles diabetes experimental, estos animales consiguieron revertir completamente la enfermedad. A los tres meses se observó que la masa de células beta del páncreas se había recuperado, mientras que en los ratones no transgénicos diabéticos estas células productoras de insulina se habían reducido en más de un 90%. La presencia del gen, según explica Fàtima Bosch, 'ha permitido en los animales transgénicos que las células beta que todavía no se habían destruido se replicaran y que las células madre que existen en los conductos del páncreas crearan nuevas células'. Al mismo tiempo, la existencia del gen ha contrarrestado la destrucción de las nuevas células.

Tras obtener estos esperanzadores resultados, los investigadores trabajan ahora en una nueva dirección: la manipulación genética del páncreas in vivo de animales diabéticos, en concreto ratones y perros. La transferencia directa de genes a células beta del páncreas de animales vivos se realiza mediante vectores virales (virus inofensivos que contienen el gen y que infectan los islotes pancreáticos). 

Se trata de una tarea difícil, pero en un futuro no lejano estos trabajos pueden dar resultados muy esperanzadores , explica Fàtima Bosch. La investigadora añade que aunque el gen del IGF-1 puede ser un buen candidato para una futura terapia génica contra la diabetes tipo 1, es necesario analizar el efecto de otros factores que pueden resultar también útiles por sí solos o combinados. El siguiente paso sería la experimentación en humanos, aunque Bosch destaca que los estudios todavía están en una fase de experimentación animal. 

Bibliografía:

EL PAIS ,Archivo, Terapia génica para curar la diabetes, Investigadores españoles demuestran con ratones transgénicos que el páncreas puede volver a producir insulina, MARTES, 7 de mayo de 2002. Disponible en: http://elpais.com/diario/2002/05/07/salud/1020722401_850215.html

Video: Cápsulas de Ciencia. Fátima Bosch (español) . Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=L-FEjKnwsqg

Ejemplo de terapia de Stem Cells en Diabetes

Células madre contra la diabetes

Un grupo de científicos de la Universidad de Sao Paulo, Brasil, aseguran que han logrado revertir la diabetes tipo 1, aunque los resultados son preliminares.

Las personas con diabetes tipo 1, o insulino-dependientes, tienen que inyectarse regularmente la hormona para  su control,ya que  la enfermedad causa que el propio sistema inmune del individuo destruya las células productoras de insulina en el páncreas.

En la investigación se utilizó transfusiones con las propias células madre de los pacientes y así 14 de los 15 jóvenes que participaron en el estudio  no requirieron inyecciones después del tratamiento con células madre.

Los investigadores  inyectaron a los pacientes un poderoso medicamento para suprimir su sistema inmune. El objetivo era evitar una mayor destrucción de células pancreáticas, muy similar a una quimioterapia.

Posteriormente se les hizo una transfusión de células madre tomadas de su propia médula ósea  para reiniciar el funcionamiento del sistema inmune.

Todavía no se sabe cuánto tiempo durará el período libre de insulina, porque todavía se sigue monitoreando a los pacientes, pero hasta ahora un paciente ha logrado sobrevivir sin inyecciones de insulina durante 3 años, y otros cuatro durante al menos 18 meses.

Según el doctor Voltarelli:

Las células madre lograron generar nuevas células inmunes que no atacan el páncreas, además se cree que el tratamiento también conduce a la producción de nuevas células beta productoras de insulina en el páncreas

Se planea ampliar el estudio y aplicar el tratamiento a niños más pequeños, menores de 12 años y también se desea  que la terapia sea más sencilla, porque ahora es muy compleja y costosa, posiblemente se  podrá  encontrar formas más simples de lograr estos mismos resultados, por ejemplo, usando células madre embrionarias o de cordón umbilical, afirma el investigador.

Bibliografía:

BBC Mundo Ciencia  Células madre contra la diabetes, Miércoles, 11 de abril de 2007 - 17:33 GMT.Disponible en:  http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_6544000/6544461.stm

Video: Curar la Diabetes con Células Madre  .Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=oM9-WM5ewHg

Ejemplo de transgénico en Diabetes

Vacas clonadas y transgénicas que son capaces de producir en su leche un precursor de la insulina humana.

Los bovinos se han convertido en una alternativa para luchar contra la diabetes gracias a un proyecto argentino pionero en el mundo en el que vacas clonadas y transgénicas son capaces de producir en su leche un precursor de la insulina humana.

A las terneras  se les modificó el ADN con el gen precursor de la insulina humana y no con la proteína insulina porque "sería un riesgo que ésta pasara a la sangre porque los niveles de glucosa bajarían", declaró el doctor Andrés Bercovich, gerente del proyecto.

 El precursor consiste en una molécula de insulina humana a la que se le ha agregado un pequeño fragmento de proteína que le cambia su estructura espacial y la hace inactiva en el animal. El gen precursor de la insulina humana sólo se encuentra activo en las glándulas mamarias de los bovinos, ya que el objetivo es obtener la insulina a partir de la leche.

"La leche con el precursor de insulina humana es sólo una etapa intermedia en el proceso de producción, ya que después hay que seguir un proceso de aislamiento y purificación de la insulina humana para transformarla en un medicamento inyectable", dijo Bercovich.

Con este avance tecnológico,  se pretende abaratar los costes de la insulina hasta un 30 por ciento.

Bibliografía:

20 Minutos Modifican genéticamente vacas para producir insulina en su leche. Vacas clonadas y transgénicas que son capaces de producir en su leche un precursor de la insulina humana. Disponible en:  http://www.20minutos.es/noticia/224434/0/vacas/leche/insulina/#xtor=AD-15&xts=467263

Video: Argentina produce insulina humana a partir de leche de vaca. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=fY8Y7wl0MFQ

Ejemplo de ADN recombinante artificial o quimérico en Diabetes

Producción de Insulina por  técnicas de ADN recombinate

El suministro de insulina es necesario para regular los niveles de glucosa en pacientes con Diabetes tipo 1 en todos los casos y cada vez con mayor frecuencia en pacientes con Diabetes tipo 2, en 1982 entró al mercado la insulina producida por Ingeniería Genética, que hoy ocupa el 93% del mercado.

Para esta técnica se utilizan  plásmidos recombinantes  que se introducen en bacterias E. coli, donde se multiplican. El proceso de  producción de  insulina biosintetica  corresponde con los siguientes pasos:

1. Aislar Gen.

Se aisló el gen para producir la proteína de la insulina humana y luego se copia de manera que muchos genes de insulina están disponibles para trabajar con ellos.

2. Preparar al ADN  para su destino.

Una pieza circular de DNA llamada plásmido se elimina de una célula bacteriana. Proteínas especiales se utilizan para cortar y generar la apertura del anillo del plásmido.

3. Insertar el ADN en el plásmido.

Con el anillo plásmido abierto, el gen de la insulina se inserta en el plásmido y el anillo se cierra. El gen de la insulina humana está ahora recombinado con el plásmido de ADN bacteriano.

4. Inserte plásmido de nuevo en células.

El ADN bacteriano ahora contiene el gen de la insulina humana y se inserta en una bacteria.

5. El plásmido se multiplica.

Los procesos  normales de las células bacterianas, dan lugar a que el gen de la insulina codifique la proteína  insulina. Cuando las células bacterianas se reproducen por división, el gen de la insulina humana también se reproduce en las células recién creadas.

Millones de personas con diabetes ahora toman insulina humana producida por bacterias que es genéticamente compatible con su cuerpo, al igual que la insulina producida naturalmente perfecta en su cuerpo.

Bibliografía:

Explore More: Genetic Engineering Recombinant DNA: Example Using Insulin. Disponible en: http://www.iptv.org/exploremore/ge/what/insulin.cfm

DIABETES BIENESTAR Y SALUD Escrito por:Damaris Munguia  La insulina de ingeniería genética. Disponible en:  http://www.diabetesbienestarysalud.com/2010/03/como-se-produce-la-insulina/

Ejemplo de  ADN recombinante en la naturaleza

Se debe  recordar que  la  transformación es un proceso por el cual las células captan DNA , constituyendo  un fenómeno que ocurre de forma natural en muchas bacterias, pero la eficacia del proceso varía enormemente de unas especies a otras. Para que la transformación tenga lugar, la bacteria tiene que encontrarse en el llamado estado de competencia, que ocurre en determinadas condiciones fisiológicas; en este estado, la bacteria presenta alteraciones en su pared y membrana celulares, que permiten la entrada de ácidos nucleicos en la célula. Un ejemplo es  la introdución  de  un  plásmido recombinante obtenido en una reacción de ligación en la estirpe de Escherichia coli DH5α.

En la placa  aparecerán dos tipos de colonias blancas y azules, seleccionadas por resistencia a ampicilina, ya que ambos tipos de bacterias portan el plásmido. Las colonias azules corresponden a las células transformadas con el vector que lleva el gen de la β-galactosidasa funcional y produce por inducción con IPTG dicha enzima capaz de hidrolizar al X-Gal y generar color azul. Las colonias blancas corresponden a las células transformadas con el vector que lleva un gen de la β-galactosidasa no funcional por inserción de un fragmento de DNA dentro del mismo. 

Bibliografía;

Transformación de Escherichia coli con un plásmido recombinante Aurora Galván Cejudo, Manuel Tejada, Antonio Camargo, José Javier Higuera, Emilio Fernández Reyes Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Campus Universitario de Rabanales, Edificio Severo Ochoa, 14071-Córdoba. Disponible en:  http://www.uco.es/dptos/bioquimica-biol-mol/pdfs/48%20TRANSFORMACI%C3%93N%20E%20COLI%20CON%20PL%C3%81SMIDO%20RECOMBINANTE.pdf

Video: BioUnalm for dummies #2 - Transformación genética . Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=I4lK-GugV60

Prueba de tamizaje y  confirmatoria de Diabetes

Pruebas de  tamizaje

Es muy importante tener en cuenta que una prueba de tamizaje solo indica una alta probabilidad de tener DM, se puede utilizar cualquiera de los siguientes criterios:

1. Síntomas de diabetes más una glucemia casual medida en plasma venoso que sea igual o mayor a 200 mg/dl (11.1 mmol/l). Casual se define como cualquier hora del día sin relación con el tiempo transcurrido desde la última comida. Los síntomas clásicos de diabetes incluyen poliuria, polidipsia y pérdida inexplicable de peso.

2. Glucemia en ayunas medida en plasma venoso que sea igual o mayor a 126 mg/dl (7 mmol/l). En ayunas se define como un período sin ingesta calórica de por lo menos ocho horas.

3. Glucemia medida en plasma venoso que sea igual o mayor a 200 mg/dl (11.1 mmol/l) dos horas después  de una carga de glucosa durante una prueba de tolerancia oral a la glucosa (PTOG).

Diagnostico Diabetes Mellitus	Glucemia en ayunas		Glucemia en PTOG
	mg/dl	mmol/L	mg/dl	mmol/L
Plasma o suero venoso	> 126	> 7	> 200	> 11.1
Sangre total venosa	> 110	> 6.1	> 180	> 10
Plasma capilar	> 126	> 7	> 220	> 12.2
Sangre total capilar	> 110	>6.1	>200	> 11.1

La glucemia en ayunas es la prueba más sencilla para el tamizaje, sin embargo, la prueba de oro para el tamizaje de diabetes en estudios poblacionales sigue siendo la medición de la glucemia 2 horas post carga de glucosa (PTOG).

Prueba  confirmatoria

Hemoglobina glucosilada.

El examen de hemoglobina glucosilada (HbA1c) le sirve al médico para determinar como ha sido el control glucémico de una persona y una ventaja es que no se requiere estar en ayuno para hacerla.

Diferentes estudios han demostrado que mayores niveles de Hemoglobina A1C se asocian a un mayor riesgo de complicaciones. El resultado se da en porcentaje y el nivel normal es entre 4 y 6%. Se recomienda que las personas con diabetes mantengan menos de 6.5%. Si la HbA1c está por encima de 7%, esto significa que la diabetes está mal controlada, y por lo consiguiente el afectado está en alto riesgo de presentar complicaciones diabéticas.

Bibliografía:

 

Apuntes Médicos, Diagnóstico de la diabetes mellitus y otros problemas metabólicos asociados a regulación alterada de la glucosa. May 27th, 2008 Posted in Endocrinologia.Disponible en: http://apuntesmedicos.net/2008/05/27/diagnostico-de-la-diabetes-mellitus-y-otros-problemas-metabolicos-asociados-a-regulacion-alterada-de-la-glucosa/

       

BD, Centro de Aprendizaje en Diabetes, Introducción a la Diabetes, Hemoglobina glucosilada. Disponible en: http://bd.com/mx/diabetes/main.aspx?cat=3258&id=62995

Video: Qué es la Hemoglobina glicosilada. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=gPlAFQgJc1k

MicroARN s que interfieren en el desarrollo de Diabetes  Tipo 2

Los  microARN es un ARN monocatenario, de una longitud de entre 21 y 25 nucleótidos, y que tiene la capacidad de regular la expresión de otros genes mediante diversos procesos

Estímulo e inhibición del Gen

El gen de la insulina se expresa casi exclusivamente en β-células pancreáticas.

 La Glucosa en la sangre es el principal estimulante que regula la expresión génica de la insulina.

La Glucosa en sangre actúa mediante una  vía de factores de la transcripción como homeobox-1 pancreático/duodenal (PDX-1, homólogo mamífero de MafA/L-Maf aviar (MafA), Beta2/D Neura (B2)), que  interfieren  y estimulan a  los microARN s, que  regulan a  su vez la expresión del gen  de la insulina, el gen INS, localizado en el cromosoma 11p15.5

Entre los MicroARN s  más relevantes  que  favorecen la generación de Diabetes   tipo dos  son:

MicroARN 9: Inhibe la expresión del gen de la  insulina

MicroARN 29: Expresa  los genes  de la Diabetes Mellitus

MicroARN 145: Relacionado con la disfunción de las células β del páncreas.

MicroARN 22: Asociado a el desarrollo de hiperglucemia.

MicroARN 503: Relacionado con la hiperglucemia y el estrés  oxidativo.

Bibliografía:

Ángel Lugo-Trampe, Karina del Carmen Trujillo-Murillo. MicroRNAs: reguladores clave de la expresión génica .Departamento de Genética. Facultad de Medicina y Hospital Universitario Dr. José Eleuterio González,

Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), México. Disponible en: http://www.imbiomed.com.mx/1/1/articulos.php?method=showDetail&id_articulo=63011&id_seccion=875&id_ejemplar=6332&id_revista=86