L'insulina umana prodotta dai batteri

L’insulina è un ormone proteico prodotto da cellule, chiamate beta, che si trovano  in alcune  parti del pancreas: le isole di Langherans (da cui deriva il nome insulina). Questo ormone è indispensabile per regolare il metabolismo del glucosio dell’intero organismo. Gli individui affetti da diabete non producono questa proteina (o perlomeno non in quantità sufficiente). Quindi l’insulina viene loro somministrata quotidianamente. Occorrono grandi quantità di tale farmaco che, prima della scoperta dell’ingegneria genetica, veniva estratto dal pancreas di suini o bovini. Non essendo identica a quella umana, l'insulina di origine animale provocava nei pazienti numerosi fenomeni di intolleranza o reazioni allergiche, causando seri danni al fegato, alla vista e a volte anche la morte.

L’insulina umana è stata una delle prime proteine ad essere prodotte con la tecnica del DNA ricombinante, inserendo il gene umano in alcuni organismi unicellulari, ESCHERICHIA COLI (batteri Gram negativi), ottenendo così grandi quantità di insulina perfettamente identica a quella prodotta dagli esseri umani. L’introduzione sul mercato di questo farmaco ha sicuramente costituito un notevole miglioramento delle aspettative di vita di tutti i diabetici!

Venne realizzata per la prima volta nel 1977 dagli scienziati statunitensi Herbert Boyer e Stanley Cohen. La sua commercializzazione avvenne a partire dal 1982 con il nome HUMULIN dalla casa farmaceutica 'Eli Lilly and company' in collaborazione con la Genentech fondata dallo stesso Herbert Boyer. Fu il primo brevetto depositato per un farmaco ottenuto con le tecniche dell’ingegneria genetica e approvato dalla  U.S. Food and Drug Administration.

 

 

  

Ecco le tappe della produzione dell’insulina umana che ho sintetizzato in alcuni passaggi fondamentali:

1)   Il frammento del DNA che corrisponde al gene umano dell'insulina viene isolato attraverso diverse tecniche; la più efficace e rapida è quella che prevede la creazione del gene a partire dall’RNA messaggero, che si trova in grande abbondanza nelle cellule beta del pancreas di persone non affette dal diabete. La molecola di RNA messaggero costituisce una copia complementare del DNA che forma il gene dell’insulina. Con l’utilizzo di un enzima detto TRASCRITTASI INVERSA (estratto da alcuni virus), viene creata la copia di DNA complementare all’RNA messaggero. Si ottiene però solo un singolo filamento (mentre il DNA è costituito da una doppia elica o doppio filamento), quindi si inserisce un altro enzima detto DNA-POLIMERASI che crea il filamento complementare del DNA già presente. Alla fine di questa tappa abbiamo ottenuto un frammento isolato di DNA che corrisponde al gene completo dell’insulina umana.

2)    Il vettore usato per inserire il gene nel batterio è un PLASMIDE (piccolo anello di DNA presente nei batteri). Questo plasmide ad anello viene tagliato da un enzima detto ENDONUCLEASI DI RESTRIZIONE e mescolato con il DNA del gene. L’intervento di un altro enzima, il DNA-LIGASI, permette l’unione tra il DNA plasmidico e quello del gene dell’insulina. Il plasmide si ricompone ad anello comprendendo anche il gene nuovo.

3)    Il plasmide  messo a contatto con la cellula di Escherichia coli penetra al suo interno. Il DNA ricombinante diventa parte integrante del DNA del batterio, il quale inizia a riprodursi generando tante cellule identiche, tutte in grado di produrre l’insulina umana.

4)   Il numero dei batteri inseriti in appositi fermentatori aumenta in modo esponenziale, producendo molta insulina che viene estratta, purificata e confezionata.

 

 

 

 

Con questa stessa tecnica vengono prodotte molte altre proteine come l’ormone della crescita (precedentemente estratto dai cadaveri umani), l’interferone (usato nella terapia dell’epatite C), o alcuni vaccini di ultima generazione come quello dell’epatite B.