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Batteri in catena di montaggio per produrre l'insulina umana A sessant'anni dalla scoperta dell'ormone che manca ai diabetici Batteri in catena di montaggio per produrre l'insulina umana LA commissione sanitaria degli Stati Uniti ha approvato la produzione commerciale di in- ' sulina per mezzo di batteri modificati con un intervento di ingegneria genetica. Il nuovo tipo, di insulina.'.*' esattamente uguale all'ormone' umano prodotto" dal pacreas. Per i diabetici è uh fatto di enorme importanza. Finora, Infatti, si è utilizzata insulina estratta dal pancreas di suini e bovini, la cui formula di struttura non è esattamente identica a quella dell'insulina umana: di conseguenza insorgevano spesso reazioni allergiche perché il diabetico tende a sviluppare anticorpi per «difendersi» dall'insulina «estranea». Proprio sessant'anni fa un gruppo di ricercatori'del dipartimento di fisiologia dell'Università di Toronto riuscì a isolare l'insulina. ' Per questa scoperta ai quattro scienziati- fu asse- ■ gnato, nel 1923, il premio Nobel. Già nel 1889 De Domlnlcis. Von Mehrlng e Mlnkowski avevano stabilito con chiarezza le relazioni esistenti. tra l'attività del pancreas e il diabete; è tuttavia solo nel gennaio del 1922 che viene efficacemente effettuala la prima somministrazione di insulina a un Daziente diabetico. i L'insulina è un ormone secreto nel pancreas da alcuni noduli di tessuto ghiandolare detti isole di Langérhans; essa svolge una fondamentale azione regolatrice nel metaboli- • smo dei carboidrati. A un auménto della quantità di glucosio nel sangue di solito si accompagna un aumento nella produzione di insulina da parte dell'organismo; in presenza di insulina nella giusta concentrazione avviene l'ossidazione dello zucchero e quindi la sua utilizzazione come fonte energetica. Nel diabetici la produzio- ; rie ài Insulina, è insuf f iclen-, ':■ te e di conseguenza la rego- ' lazfone'dèf"consumo deiro" ' zucchero diventa inadeguata. Il glucosio non utilizzato finisce cosi nel sangue e viene poi espulso con le urine. Negli stessi anni in cui il gruppo di Toronto annunciò la scoperta dell'insulina, centinaia di ricercatori in tutto il mondo, battendo strade diverse, stavano mirando allo stesso risultato. I dati a disposizione erano notevoli e in continuo arricchimento. Da tempo si sa- Deva che rimuovendo il pancreas dall'organismo di un animale immancabilmente si manifestava il dia-1 bete. La recisione del condotto in cui passano le secrezioni del pancreas non provoca curiosamente alcuna conseguenza particolare. .Era addirittura possibile asportare 11 pancreas, purché se ne lasciasse una porzione modesta, magari trapiantata altrove, sotto la pelle, ad esempio. Quando 1 ricercatori di Toronto si misero al lavoro era inoltre noto il coinvolgimento delle isole di Langérhans nel manifestarsi o meno del diabete. Era anche evidente che le secrezioni da esse prodotte passavano direttamente nel sangue, senza percorrere il condottò pancreatico. iivIl dipartimento, di ftslolorgla dell'università ?àV:Tovtontp era->''fAtodi)K|lriuAnl animato dalla 1 figura del suo direttore, J. J. R, Macleod. Sotto la sua guida lavoravano tra gli. altri due giovanissimi ricercatóri, Frederick Banting e Charles Best. Banting e Best eseguivano esperimenti sui cani nel tentativo di trovare un estratto di tessuto pancreatico che potesse bloccare il diabete. La tecnica, elaborata in modo intuitivo da Banting, era semplice: una volta reciso il condotto pancreatico si attendeva che il disuso producesse il degenerare della ghiandola per poi ricavare un estratto dei tessuti rimanenti. Quando finalmente si trovò la frazione che abbassava 11 livèllo dello zucchero nel sangue di animali diabetici, fu compito del biochimico Colllp elaborare una tecnica di purificazione dell'agente specifico che ne permettesse la sperimentazione suli'uomo. Nel dicembre del 1921 l'insulina èra pronta. Il mese successivo fu possibile annunciare che il diabete non era più una malattia Incurabile. La storia dell'insulina non si ferma qui. VI è un capitolo più recente che riguarda la storia della biologia molecolare. Negli anni tra il '49 e il '55 Charles Sanger nel suo laboratorio di ; Cambridge riuscì a determinare' la struttura dell'insulina bovina. SI trattò della prima' determinazione dell'esatta sequenza degli aminoacidi di una proteina. Per questa scoperta Sanger ottenne il suo primo premio Nobel per la chimica; il secondo è di questi anni e gli è stato assegnato per la tecnica di sequenzlazione degli acidi nucleici. Dal lavoro di Sanger l'insulina risultava essere il prodotto finale di una complessa serie di operazioni. Il punto di partenza è la prepro-lnsullna, una lunga ca¬ tena di aminoacidi assemblata nei ribosomi delle cellule, Da questa, per eliminazione di parte delle sue ..maglie», si passa alla proinsulina. La catena a questo punto si spezza, perdendo la parte centrale, per dare luogo all'insulina vera e propria. La scoperta di Sanger confermò- In maniera inequivocabile l'esistenza di un programma genetico. La sequenza dell'insulina era particolarissima, priva di qualunque ordine ovvio, era specifica; non era possibile far riferimento ad alcuna regola generale, né fisica né chimica. Si trattava in effetti di una sequenza priva di ogni regola e tuttavia ricca di informazioni. Nessuna sua parte era prevedibile dall'esame delle altre: per spiegare la presenza di quel contenuto informativo era ! assolutamente a necessario presupporre l'esistenza di un programma. Il numero dei diabetici è in costante aumento. Nella graduatoria delle malattie mortali più diffuse il diabete occupa 11 terzo posto, preceduto solo da cancro e attacco cardiaco. Finora l'insulina è stata estratta dalle ghiandole pancreatiche del maiale (differisce dall'insulina umana per un aminoacido) o della mucca (gli aminoacidi diversi sono tre). Gianni Mancassola COME L'ORGANISMO LA PRODUCE 1 1 Mentre la preproihsulina viene prodotta dal ribosoma e una parte dei suoi compónenti viene cancellata, il materiale e' cosi' trasformato in una catena nota come proinsulina. Catena B Peptide La proinsulina contiene ciò' che alla fine diverrà' il materiale per due catene, ma prima deve essere cancellata la prima parte della catena notcome peptide mediano o connettivo (la zona tra le frecce). Le cellule del pancreas fabbricano ., l'insulina in diversi stadi. Nei ribosomi, le fabbriche di proteina delle cellule, lunghe catene di aminoacidi sono assemblate per formare preproirisulina. Gli aminoacidi in eccesso vengono poi eliminati in fasi successive. Ponte Oisulfidico Quando la sezione mediana viene cancellata, lascia la catena A e la più' lunga catena B unite da legami chimici, noti come ponti disulfidici. Questa e' l'insulina. L'insulina dei maiali e' tanto vicina a quella umana che può' supplirla; sostituendo soltanto l'aminoacido finale nella catena B , l'alanina del maiale con treonipa. ' Peptide Connettivo