Biotecnología y la hormona del crecimiento

La biotecnología y la producción en masa de fármacos

La biotecnología ha estado con nosotros desde mucho antes de lo que imaginamos. De hecho, podría decirse que uno de los grandes avances biotecnológicos de la historia de la humanidad fue la adquisición de la habilidad para cocer pan, la fabricación de cerveza, o la continua mejora de los cultivos que nos ha acompañado durante milenios. Es cierto que la biotecnología ha tenido siempre una gran aplicación en el campo de la agroalimentación. Sin embargo, en la actualidad su aspecto más llamativo y de más impacto en la sociedad puede que sea su aplicación en el campo de la medicina. 

La biotecnología ha experimentado un gran desarrollo desde los años 40, cuando se descubrió la penicilina. El otro gran salto biotecnológico hasta la fecha (con el permiso de la tecnología CRISPR/Cas9) ocurrió durante los años 70, con el desarrollo de la técnica PCR.  Durante este momento histórico se produjo una evolución tecnológica nunca vista antes, que permitió entender por primera vez muchos aspectos del funcionamiento de las células, que se empezaron a considerar como pequeñas máquinas de producción. Precisamente eso facilitó enormemente la producción de medicamentos a gran escala. Los medicamentos más “clásicos”, como el ibuprofeno, consisten en pequeñas moléculas que son fácilmente administrables a través de píldoras o pastillas. Los medicamentos desarrollados gracias a la biotecnología son en muchas ocasiones moléculas de un gran peso molecular, con una estructura gigante, como los anticuerpos monoclonales.

Para fabricar estos compuestos tan complejos, utilizamos organismos vivos (células o bacterias). Su material genético se modifica para que expresen la molécula que se usa como medicamento, una proteína. Cuando las células o las bacterias se modifican genéticamente para producir la molécula de interés, se crea una “línea celular”, que se congela y se usa para la producción en masa. Cada dosis de medicina se realiza desde el mismo “clon” de células idénticas ya modificadas.

La producción a gran escala de proteínas a partir de líneas celulares supuso un gran avance, porque se hicieron más asequibles tratamientos que antes habían sido muy difíciles de obtener. No hay mejor ejemplo de esto que el que nos brinda la hormona del crecimiento. Es producida por la glándula pituitaria, que es del tamaño de un guisante (chícharo, arveja), y se ubica en la base del cerebro. Esta estimula el crecimiento y el desarrollo en niños y adolescentes. Sin embargo, a partir de la mediana edad, la glándula pituitaria reduce lentamente la cantidad de hormona del crecimiento que produce. Por eso se usa ampliamente en medicina para, por ejemplo, ayudar a tratar los trastornos del crecimiento en los niños y las consecuencias de su falta en adultos. La hormona del crecimiento también es importante para regular, el metabolismo del azúcar y las grasas e incluso la función cardíaca. 

Históricamente la hormona del crecimiento usada en tratamientos médicos se obtenía de cadáveres. La escasez de glándulas pituitarias humanas y la necesidad de cantidades comparativamente grandes de hormona del crecimiento para el tratamiento a largo plazo de los pacientes hacía que la demanda superara el suministro. Varios países contaban con “colecciones pituitarias humanas” de las que extraer el compuesto. Las glándulas humanas debían ser cuidadosamente conservadas mediante congelación o almacenamiento en acetona para que la extracción de la molécula fuera lo más limpia posible (la acetona penetra en los tejidos, elimina el agua y la grasa y también actúa como agente antibacteriano y antiviral).

En 1985, el uso de hormona del crecimiento natural se detuvo en varios países debido a la posibilidad de que esta estuviera contaminada con un tipo de agente patógeno conocido como prión, que causa una condición fatal llamada enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (enfermedad de las vacas locas). Ese mismo año, mediante la tecnología del ADN recombinante, los científicos pudieron producir una forma humana biosintética, a la que llamaron somatrem, asegurando así un suministro prácticamente ilimitado de esta sustancia. Gracias por tanto, a la biotecnología, la producción en masa de la hormona ha permitido abaratar su producción y hacer mucho más accesible el tratamiento.

Existen muchos otros ejemplos de producción en masa de fármacos formados por moléculas complejas que se administran hoy en día de manera habitual. Su proceso de fabricación, es complejo y tiene que estar ampliamente controlado y regulado.

Preguntas

• ¿A qué llamamos biotecnología? ¿Desde cuándo utilizamos la biotecnología en nuestro beneficio?
• ¿Qué tipo de moléculas producimos gracias a la biotecnología y por qué los productos biotecnológicos son tan beneficiosos para nosotros? ¿Cuál fue la primera molécula producida gracias a la biotecnología?
• ¿Desde cuándo aplicamos la biotecnología a la producción de medicamentos? ¿Cómo se produce un medicamento (una hormona, por ejemplo) a nivel industrial? 
• Estas moléculas sintéticas y conseguidas gracias a modificaciones genéticas, ¿pueden tener alguna ventaja sobre las moléculas originales en las que se basa su estructura?
• ¿Qué requisitos tiene que tener una molécula para considerar su producción en masa? Todas las moléculas que se producen así, ¿son idénticas a moléculas que puede producir un organismo vivo, o podemos producir moléculas “modificadas” a nuestro antojo?
• ¿Qué controles son necesarios para garantizar que la producción en masa del medicamento se hace en condiciones seguras? ¿Cómo se transportan cantidades grandes de un medicamento de la planta de producción a la estantería de la farmacia?
• Las líneas celulares que se modifican para la producción de un medicamento, ¿son patentadas? ¿Existen colecciones de estas líneas? ¿Con qué criterio escogemos una célula eucariota o una bacteria para producir una proteína?
• En el caso de la hormona del crecimiento, ¿qué supuso para los pacientes tratados con ella, el conseguir su producción en masa? 

Bibliografía para estudiantes:

https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/biotechnology/a/intro-to-biotechnology
https://www.britannica.com/technology/biotechnology
https://www.mayoclinic.org/es-es/healthy-lifestyle/healthy-aging/in-depth/growth-hormone/art-20045735
Chapter One – Preparation and Properties of Human Growth Hormone, Editor(s): A. STUART MASON, Human Growth Hormone, Butterworth-Heinemann, 1972, Pages 1-24, ISBN 9780433203407,