Las personas con diabetes tienen un mayor riesgo de fracturarse un hueso que la población general. Y si rompen uno, también toma más tiempo de lo normal sanar. Pero esta dificultad, que afecta a millones de personas en el mundo, podría encontrar una solución.
Un grupo de científicos de la Facultad de Medicina Dental de Penn, de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos), publicaron en la última edición de la revista científica Biomaterials resultados prometedores de un modelo, en el que un fármaco de proteína cultivado en plantas modificadas genéticamente aceleró la curación de una fractura ósea.
El trabajo, que usó el factor de crecimiento proteico similar a la insulina-1 (IGF-1), mostró que un medicamento administrado por vía oral y estable desarrollado en plantas de lechuga mejoradas genéticamente, podría estimular el crecimiento de las células de construcción ósea y promover la regeneración ósea.
“Es sorprendente cómo una proteína impactó la curación de la fractura”, dice Henry Daniell, coautor de la investigación. “El medicamento actual para pacientes diabéticos con fractura requiere inyecciones repetitivas y visitas al hospital y, como resultado, el cumplimiento del paciente es bajo. Aquí le dimos un medicamento oral una vez al día y vimos que la curación se aceleró enormemente”.
“La curación de fracturas es un problema de salud importante, especialmente para pacientes con diabetes”, dice Shuying Yang, también coautor de la investigación. “Tienden a reducir la reparación ósea y aumentar el riesgo de fractura, lo que presenta un desafío de tratamiento. Este nuevo medicamento es eficaz, fácil de entregar y una opción atractiva para los pacientes. El estudio proporciona una opción terapéutica nueva e ideal para la fractura diabética y otras enfermedades musculoesqueléticas “.
¿Cómo se logró?
El estudio empleó la plataforma de producción de medicamentos a base de plantas que Daniell ha desarrollado durante muchos años, lo que implica la introducción de una proteína de interés en las células de la planta. Ello los llevó a comenzar a expresar ese gen, y finalmente producir esa proteína en sus hojas, que pueden ser cosechadas y utilizadas en una terapia oral.
En este caso, el objetivo era un nuevo IGF-1, una proteína importante para la salud ósea y muscular. Se sabe que los niveles más bajos de IGF-1 en la sangre están asociados con un mayor riesgo de fracturarse un hueso.
Desde un trabajo anterior centrado en la distrofia muscular, realizada con la ex miembro de la Facultad de Medicina Dental Penn, Elizabeth Barton, ahora en la Universidad de Florida, los investigadores creían que una forma particular de IGF, un precursor de la proteína que incluye un componente separado conocido como un e-péptido, era probable que estimulara la regeneración mejor que el IGF-1 maduro que carecía del péptido.
El IGF1 actual utilizado en la clínica no solo carece del péptido e sino que también está glicosilado, una forma menos activa.
El equipo utilizó métodos que Daniell ha refinado para expresar altamente la versión humana de IGF-1 en las hojas de las plantas y eliminar el gen de resistencia a los antibióticos, que se utiliza para seleccionar las plantas que crecen la proteína objetivo, pasos cruciales para preparar una terapia para uso clínico.
Emparejaron la proteína precursora IGF-1 con otra proteína, CTB, que ayuda a transportar las proteínas fusionadas del tracto digestivo al torrente sanguíneo.
Después de cultivar las plantas de lechuga transgénicas, se liofilizaron y pulverizaron las hojas, confirmando que el producto fue estable en almacenamiento durante casi tres años.
Tanto en células humanas como de ratón, los investigadores demostraron que el fármaco derivado de plantas causaba que una variedad de tipos de células, incluidas las células de tejido oral y los osteoblastos, o células de construcción ósea, crecieran y se diferenciaran, o dividieran para formar una variedad de tipos de células.
Pasando a continuación para investigar la actividad de la droga en modelos animales, los investigadores inicialmente mostraron que alimentar a los ratones con el producto a base de plantas hizo que aumentaran sus niveles de IGF-1. Y finalmente, en un modelo de ratón diabético, descubrieron que alimentarlo a los animales mejoraba el volumen óseo, la densidad y el área, signos de un proceso de curación más robusto.
“Esperamos encontrar socios para avanzar en este trabajo, ya que hay muchas personas con diabetes que podrían beneficiarse de una terapia como esta”, dice Daniell.
Mejoramiento genético vegetal y salud
En Chile, el doctor en Ciencias Biológicas y director Ejecutivo de ChileBio, Miguel Ángel Sánchez, explica que esta investigación es una de muchas que van en la línea de poner el mejoramiento vegetal al servicio de la salud humana.
“En plantas transgénicas, hay varias iniciativas en etapa de investigación y desarrollo para obtener vacunas, por ejemplo, para el coronavirus en tabaco; ébola en tabaco; VIH en arroz; poliomielitis en lechuga; Hepatitis B en maíz y lechuga; y rabia en espinaca”, indica.
De esta manera, explica el experto, “las plantas, por medio de la ingeniería genética, son modificadas para producir proteínas terapéuticas como vacunas, anticuerpos, factores de crecimiento y enzimas, disminuyendo riesgos de contaminación, tiempos y costos de producción, y siendo así un valioso aporte a la prevención y tratamiento de enfermedades a nivel global”.
