Para las personas con diabetes, la insulina es fundamental para mantener una buena salud y niveles normales de azúcar en sangre. Sin embargo, no es una solución ideal, porque puede resultar difícil determinar exactamente cuánta insulina necesitan para evitar que el nivel de azúcar en sangre suba o baje demasiado.
Ingenieros del MIT esperan mejorar el tratamiento de la diabetes con un nuevo tipo de insulina diseñada. En pruebas con ratones, los investigadores demostraron que la insulina modificada puede circular por el torrente sanguíneo durante al menos 10 horas y responder rápidamente a los cambios en los niveles de azúcar en sangre. Esto podría eliminar la necesidad de que los pacientes controlen repetidamente sus niveles de azúcar en sangre y se inyecten insulina a lo largo del día.
«El verdadero reto es disponer de la cantidad adecuada de insulina cuando se necesita, porque si hay muy poca, el nivel de azúcar en sangre sube, y si hay demasiada, puede bajar a niveles peligrosos», afirma Daniel Anderson, profesor asociado Samuel A. Goldblith del Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas del MIT. «Las insulinas disponibles actualmente actúan independientemente de los niveles de azúcar del paciente».
Anderson y Robert Langer, titular de la cátedra David H. Koch Institute del MIT, son los autores principales de un artículo que describe la insulina diseñada y que se publica esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences. Los autores principales del artículo son Hung-Chieh (Danny) Chou, exinvestigador posdoctoral Matthew Webber y el investigador posdoctoral Benjamin Tang. Los demás autores son los asistentes técnicos Amy Lin y Lavanya Thapa, David Deng, Jonathan Truong y Abel Cortinas.
Insulina sensible a la glucosa
Las personas con diabetes tipo I carecen de insulina, que normalmente produce el páncreas y regula el metabolismo al estimular el tejido muscular y adiposo para que absorba la glucosa del torrente sanguíneo. Las inyecciones de insulina, que constituyen la base del tratamiento de la diabetes, pueden administrarse de distintas maneras. Algunas personas usan una forma modificada llamada insulina de acción prolongada, que permanece en el torrente sanguíneo hasta 24 horas, para garantizar que siempre haya algo de insulina disponible cuando se necesite. Otras calculan cuánta deben inyectarse según las calorías que consumen o la cantidad de azúcar presente en su sangre.
El equipo del MIT se propuso crear una nueva forma de insulina que no solo circulara durante mucho tiempo, sino que se activara únicamente cuando fuera necesaria, es decir, cuando los niveles de azúcar en sangre fueran demasiado altos. Esto evitaría que los niveles de azúcar en sangre de los pacientes bajaran a niveles peligrosos, una afección conocida como hipoglucemia que puede provocar un choque e incluso la muerte.
Para crear esta insulina sensible a la glucosa, los investigadores primero añadieron una molécula hidrófoba llamada dominio alifático, que consiste en una larga cadena de moléculas grasas que cuelga de la molécula de insulina. Esto ayuda a que la insulina circule durante más tiempo por el torrente sanguíneo, aunque los investigadores aún no saben exactamente por qué. Una teoría es que la cola grasa puede unirse a la albúmina, una proteína presente en el torrente sanguíneo, secuestrando la insulina e impidiendo que se adhiera a las moléculas de azúcar.
Los investigadores también unieron un grupo químico llamado PBA, que puede enlazarse reversiblemente con la glucosa. Cuando los niveles de glucosa en sangre son altos, el azúcar se une a la insulina y la activa, lo que permite que esta estimule a las células para que absorban el exceso de azúcar.
El equipo de investigación creó cuatro variantes de la molécula diseñada, cada una con una molécula de PBA que llevaba una modificación química distinta, como un átomo de flúor y nitrógeno. Después probaron estas variantes, junto con insulina normal e insulina de acción prolongada, en ratones modificados para tener deficiencia de insulina.
Para comparar cada tipo de insulina, los investigadores midieron cómo respondían los niveles de azúcar en sangre de los ratones a aumentos de glucosa cada pocas horas durante 10 horas. Descubrieron que la insulina diseñada que contenía PBA con flúor funcionaba mejor: los ratones que recibieron esa forma de insulina mostraron la respuesta más rápida a los aumentos de glucosa en sangre.
«La insulina modificada pudo controlar el nivel de azúcar en sangre de forma más adecuada que la insulina sin modificar o la insulina de acción prolongada», afirma Anderson.
La nueva molécula representa un avance conceptual importante que podría ayudar a los científicos a alcanzar el objetivo, perseguido desde hace décadas, de controlar mejor la diabetes con una insulina sensible a la glucosa, afirma Michael Weiss, profesor de bioquímica y medicina en Case Western Reserve University.
«Sería un avance extraordinario en el tratamiento de la diabetes si la tecnología de Anderson y Langer lograra convertir esta idea en un tratamiento habitual», afirma Weiss, quien no formó parte del equipo de investigación.
Una nueva alternativa
Administrar este tipo de insulina una vez al día en lugar de insulina de acción prolongada podría ofrecer a los pacientes una alternativa mejor que reduzca las fluctuaciones de sus niveles de azúcar en sangre, las cuales pueden causar problemas de salud si se mantienen durante años y décadas, afirma Anderson. Ahora, los investigadores planean probar este tipo de insulina en otros modelos animales y también están trabajando para ajustar la composición química de la insulina y hacerla aún más sensible a los niveles de glucosa en sangre.
«Seguimos pensando en cómo podríamos ajustar esto aún más para mejorar su rendimiento y hacerlo todavía más seguro y eficaz», afirma Anderson.
La investigación contó con financiación de Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, Tayebati Family Foundation, National Institutes of Health y Juvenile Diabetes Research Foundation.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autora: Anne Trafton escribe para MIT News.
Imagen: Una persona se somete a una prueba de diabetes durante la clínica médica gratuita Care Harbor LA en Los Ángeles. REUTERS.