Cos’è l’insulina?

L’insulina è un ormone peptidico e regola quasi autonomamente il livello di zucchero nel sangue. Lo zucchero, come viene digerito dall’uomo, è un sostanza estremamente dannosa. Comportandosi come un acido, attacca le proteine nel sangue e dei vasi, provocando problemi circolatori e di infiammazione. Lo zucchero deve essere quindi trasportato nelle cellule per essere processato o utilizzato. L’insulina stimola le cellule a prelevare lo zucchero dal sangue, quando è in concentrazioni troppo alte. Una volta normalizzato il livello di zuccheri, la concertazione di insulina scende. Quando invece, durante un digiuno qualche ora o più e lo zucchero nel sangue scende, entra in scena la controparte dell’insulina, il glucagone, che dice invece alle cellule di utilizzare le energie immagazzinate e cominciare a liberare zucchero nel sangue. Con questi due sistemi opposti, il corpo tiene sotto controllo il livello di zuccheri.

Il diabete

L’insulina è prodotta dalle cellule beta del pancreas. Nel caso di diabete di tipo 1, le cellule beta sono distrutte dal sistema immunitario, per un errore di riconoscimento. Nel diabete di tipo 2, invece, le cellule beta diminuiscono quando la malattia perdura per molto tempo, oppure producono troppo poca insulina. In questi casi, è necessaria la somministrazione esterna. Ad oggi l’insulina è un farmaco ampiamente disponibile, facile da reperire e da produrre. Ma non è stato sempre così.

Andamento della prevalenza del diabete Italia (2001-2016)
fonte: igea, istituto superiore di sanità

Una storia travagliata

Langerhans nel 1869 nota la presenza di un gruppo di cellule importanti nella digestione,

Paul Langerhans
fonte: wikimedia foundation

ma l’insulina non sarà isolata fino 1921. Nel 1922 August e Marie Krogh ricevono il Nobel per la scoperta. Dal 1922 l’ormone è utilizzato per curare pazienti e nel 1925 è presentata la prima siringa semiautomatica per diabetici. In questo periodo, e per molti anni a venire, l’insulina sarà estratta dal pancreas di bovini. L’insulina bovina è incredibile dal punto di vita medicinale: è quasi universalmente accettata dal corpo, e le reazioni avverse sono ridottissime. Tuttavia, l’estrazione da un altro essere vivente aumenta il rischio di contagi e contaminazioni. Dal 1922 si scoprono vari tipi di insulina, che agiscono 15 minuti dopo l’iniezione e altri che hanno un effetto sul corpo per 24 ore. Si fanno passi da gigante nello studio di questa sostanza ma non sarà fino al 1982 che verrà sintetizzata in laboratorio.

Problemi biologici

Oltre ad essere una storia intrigante di per sé, l’insulina è un farmaco che pone interessanti problemi di tipo biotecnologico. Essendo una proteina è generalmente difficile produrla attraverso reazioni chimiche, in laboratorio. Nel 1982 infatti, l’insulina viene prodotta modificando geneticamente dei lieviti, e dando loro tutto il repertorio di enzimi, presenti negli animali, per portare a compimento la reazione di sintesi. Negli eucarioti, dopo la produzione di una proteina, questa va incontro ad una serie di modificazioni chimiche: questo processo può essere svolto solo da eucarioti. Tra queste modificazioni è di particolare importanza nell’insulina la glicosilazione. La glicosilazione nei lieviti è più massiccia rispetto a quella delle cellule animali. L’insulina inoltre, è formata da due catene, che in un eucariote vengono prodotte separatamente e poi unite; questo però non accade nei batteri. La glicosilazione differente confonde il sistema immunitario, che non riconosce la sostanza, la distrugge e può dare complicazioni.

Soluzioni moderne

Nel corso degli anni si è cercata una soluzione ai problemi di compatibilità. Si doveva studiare, inoltre, un metodo che abbassasse i costi. Ad oggi, la soluzione è piuttosto ingegnosa. Si utilizzano i batteri, molto più adattabili ed economici dei lieviti, per produrre singolarmente le due catene costituenti. Dopodiché vengono fuse in laboratorio, essendo una reazione relativamente facile, e allo stesso modo, vengono glicosilate. Per la glicosilazione sono utilizzati gli stessi enzimi presenti negli animali, e non nei lieviti, in modo da ottenere un prodotto al 100% compatibile con gli uomini. Inoltre, si abbassano drasticamente i costi: ci sono numerosi metodi per aumentare la produttività dei batteri e sono molto meno costosi dei lieviti. Le reazioni di laboratorio necessarie per rifinire il prodotto sono, a loro volta, molto economiche. In questo modo si ottiene un prodotto estremamente puro, quasi senza controindicazioni e accessibile a tutti.

 

fonte: breaking bad